Будущие культуры смогут вырабатывать свои пестициды
Команда ученых Министерства сельского хозяйства США пытается создать культуры, которые убивают сорняки, выделяя естественный гербицид из корней. Другими словами, они создают масличные и зерновые культуры, которые могут самостоятельно бороться с сорняками.
«Это сложная штука, потому что мы пытаемся заставить растения производить что-то ядовитое и, возможно, даже ядовитое для них», — сказал Скотт Баерсон, молекулярный биолог из Оксфорда, Миссисипи.
Баерсон работает в Исследовательском отделе по использованию натуральных продуктов в USDA, в группе из 15 ученых, изучающих инструменты борьбы с вредителями, которые менее токсичны и экологически безопасны.
С 2000 года Баерсон изучает сорголеон, природный гербицид, высвобождающийся в почву из корней сорго. Химикат подавляет близлежащие растения, помогая сорго вытеснять конкурентов. Такое явление распространено в мире растений. Для этого есть даже научное слово: аллелопатия.
«Некоторые растения влияют на развитие соседних растений, выделяя вторичные метаболиты в окружающую среду. Это потенциальный инструмент для борьбы с сорняками в рамках устойчивого сельского хозяйства», — говорится в газете 2018 года, опубликованной на nature.com.
К примеру, ячмень производит аллохимические вещества, чтобы подавить сорняки и другие растения. Некоторые сорта ячменя выделяют больше химикатов для борьбы с сорняками. Селекционеры могут потенциально вырастить сорта, которые являются более аллелопатическими, и ячмень можно затем посеять в качестве покровной культуры для борьбы с сорняками.
Баерсон заинтересовался сорголеоном более 20 лет назад, потому что он изучает контроль над большим количеством видов, от широколиственных до травянистых сорняков.
План был прост:
— Шаг первый: Изучите гены и ферменты сорго, участвующие в выделении сорголеона.
— Шаг второй: определив генетический пакет, переместить его в тестовую культуру.
— Шаг третий: Разработка сортов кукурузы, сои или пшеницы, которые производят свой собственный гербицид и имеют все другие желательные черты, такие как большие урожаи.
Процесс кажется простым, но он очень сложный. Многочисленные гены и ферменты играют роль в высвобождении сорголеона в почву.
«Этот биохимический процесс происходит только у корневых волосковых клеток, что не облегчает работу», — сказал Баерсон.
После нескольких лет исследований ученые USDA определили гены и ферменты, которые запускают и контролируют высвобождение сорголеона. К 2018 году они перевели генетический пакет в рис.
«Растениям риса, которые производят сорголеон, нужно меньше гербицидов для борьбы с сорняками», — говорится в сообщении Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США. «Производители смогут тратить меньше на покупку и применение химикатов — большую часть их накладных расходов».
Баерсон и его коллеги все еще испытывают генетически модифицированные растения риса, чтобы определить, обладают ли они той же способностью бороться с сорняками, что и сорго. Баерсон также сотрудничает с учеными из Университета Висконсина по выращиванию растений, чтобы переместить генетику сорго в кукурузу, сою и пшеницу.
Он изучал сорголеон в течение более двух десятилетий, но он все еще ищет ответ на ключевой вопрос: как сорго может выпустить отраву в почву, но самому остаться невосприимчивым к этому гербициду?
Одна возможность состоит в том, что сорго ведет себя как рыбак с протекающей лодкой. Рыбак спасается быстрее, чем вода течет в лодку, поэтому он не тонет.
«Именно так выживают многи виды грибов от токсичных соединений, которые сами и производят», — сказал он. «Они выделяют его, и оно хочет вернуться, но эта дорога с односторонним движение».
Баерсон и его коллеги-ученые продвигаются вперед, но марафон еще далеко не закончен. До коммерческой культуры, которая производит свой гербицид, еще много лет. Но ожидание того стоит того.
По словам Баерсона, это не устранит необходимость в гербицидах, но должно «значительно сократить их количество», применяемого на пахотных землях.
Источник: Роберт Арнасон, news.agropages.com; фото: pixabay.com
