«Элитные культуры» можно выращивать так, чтобы они сохраняли высокую урожайность с меньшим количеством удобрений, согласно данным, опубликованным онлайн в Nature.
Новое исследование, проведенное профессором Сяндун Фу из Китайской академии наук, Институтом генетики и биологии развития в Пекине и профессором Николасом Харбердом из Департамента наук о растениях Оксфордского университета и частично финансируемым Фондом BBSRC-Newton Rice Initiative, обнаружили ген, способный обеспечить устойчивую глобальную продовольственную безопасность, понимая, как растения метаболизируют азот.
Всемирная «Зеленая революция» началась в 1960-х годах. Революция подпитывалась развитием новых высокоурожайных карликовых сортов злаков, известных как Разновидности Зеленой Революции (РЗР). Эти карликовые сорта все еще доминируют на сегодняшних пшеничных и рисовых культурах. Поскольку они карликовые, они имеют более короткие стебли и дают относительно большие урожаи, чем более высокие растения, которые они заменяют. Они также менее восприимчивы к потере урожая по причине влияния ветра и дождя.
Но рост РЗР требует от фермеров использовать на своих месторождениях большое количество азотсодержащих удобрений. Эти удобрения являются дорогостоящими для фермеров и наносят значительный ущерб окружающей среде. Сами культуры менее эффективны при использовании азота – побочный эффект ингибирующего роста, который называется DELLA. Это означает, что фермеры должны применять высокие дозы экологически неблагоприятных азотных удобрений для компенсации этого эффекта.
Исследователи в этом проекте сравнили 36 различных карликовых сортов риса и определили новый вариант натурального гена, который увеличивает у растения темп метаболизиции азота из почвы. Вариант обнаруженного гена увеличивает количество белка, называемого GRF4, в растительных клетках. GRF4 стимулирует активность других генов, способствуя поглощению азота и повышению урожайности.
«Мы полагали, что изменения баланса GRF4-DELLA в пользу GRF4 может снизить потребность в высоких уровнях удобрений при выращивании РЗР», - сказал профессор Харберд. «И, к нашему удовольствию, мы обнаружили, что увеличение уровней GRF4 привело к увеличению урожайности зерна как риса так и пшеницы, особенно при низких уровнях ввода удобрений».
Программа устойчивого развития риса фонда Ньютона – это инновационное сочетание региональных и государственных подходов к решению основных задач глобальной и региональной продовольственной безопасности в условиях изменения климата и повышения устойчивости к вредителям и болезням сельскохозяйственных культур.