В США повысят азотную эффективность растений

В то время как минеральные азотные удобрения по праву считались наиболее значимым прорывом в сельском хозяйстве в XX веке, сегодня ученые озабочены задачей повышения эффективности использования азота растениями, чтобы тем самым сократить объемы вносимых в поля химикатов.

Исследовательская группа, в состав которой входят ученые из Университета Небраски-Линкольна и сотрудники Института биотехнологий HudsonAlpha (штат Алабама, США) намерены создать решение, благодаря которому снизятся требуемые объемы вносимых удобрений, не жертвуя при этом урожайностью культур. Добиться этого исследователи планируют путем комбинирования геномики, биотехнологий и автоматизированного фенотипирования в трехэтапном проекте, предметом изучения которого стало сорго — зерновая культура, известная своей азотно-водной эффективностью и растущая в весьма различных климатических условиях.

Для начала команда из HudsonAlpha намерена тщательно изучить геном сорго, чтобы выявить ключевые гены, отвечающие за эффективное поглощение азота. Затем будет задействованы технологии редактирования генома для добавления соответствующих вариаций в новые сорта растений. Ну и наконец группа из Университета Небраски-Линкольна применит автоматизированное фенотипирование образцов. Затем процесс повториться вновь, пока не будет найдена наиболее эффективная вариация сорго.

«Инновационность проекта заключается именно в замыкании цикла. Это критически важно обладать подобной интеграцией, когда Вы можете делать расчеты, проводить необходимое редактирование, и, после лицезрения результата, возвращаться назад и делать новые расчеты», — объясняет доцент Джеймс Шнабл (James Schnable).

Фенотипирование сорго проводится с помощью высокотехнологичной системы фенотипирования LemnaTec, расположенной в Инновационном центре при Университете Небраски-Линкольна. Благодаря последней выбор физических и биохимических свойств ведется в автоматическом процессе — конвейер с растениями проходит по кругу через ряд сканирующих камер, в которых создаются снимки образцов на стадии 12-18 недельного цикла роста. Затем умные компьютеры проводят анализ биомассы образца и избыток азота в нем, на основании чего делается вывод о том, насколько эффективно подействовали модифицированные гены.

По словам исследователей, сам процесс фенотипирования не является новой практикой. Однако способность наблюдать за одним и тем же растением в различные периоды его жизненного цикла без необходимости физически уничтожить его для снятия показаний — вот что делает систему фенотипирования LemnaTec столь эффективной.

«Эти трансдисциплинарные типа исследований создают синергическую среду, благодаря которой значительно увеличивается вероятность полезной отдачи от инвестиций», — считает агроном Том Клементе, чья команда отвечает за CRISPR-редактирование генома растений.

Проект получил финансирование от Национального научного фонда в размере 3,9 млн. долл.