Їжа заряджена грибами
У міру зростання населення планети і загрози того, що зміни клімату завдадуть непоправної шкоди традиційним регіонах-житниці, дослідники шукають способи вичавити із землі якомога більше їжі.
Деякі з них демонструють нетрадиційний підхід до вирішення даного завдання: замість того, щоб створювати більш стійкі сільськогосподарські культури шляхом селекції або генетичної модифікації, вони займаються величезною масою симбіотичних мікроорганізмів, які живуть в рослинах.
Наступної весни компанія "Адаптивні симбіотичні технології" в Сіетлі, штат Вашингтон, представить на ринку перший комерційний продукт, який використовує подібні мікроорганізми - відомі як Ендофіти - для поліпшення культур.
Компанія планує реалізовувати суміш грибів для покриття насіння рису і маїсу (кукурудзи), яка за їхніми словами, буде виробляти зернові культури з високою врожайністю і зниженим споживанням води навіть в суворих умовах.
Це справжній зрушення парадигми в екології рослин, - заявляє засновник компанії і біолог-ботанік Рости Родрігес.
Адже до сих пір ми були зосереджені на рослинах як на окремих об`єктах, що дублює підхід до тварин.
Відео: Розкриваючи таємниці. Їжа. Гриби (2015)
Точно так само як біологи в даний час починають розуміти силу і вплив трильйонів мікробів, що живуть в і на організмі людини, екологи все більше і більше пізнають механізми взаємодії рослинних мікробіома. І результат перевершує всі очікування.
Замість того щоб шукати і вводити в ту чи іншу культуру той єдиний ген, який дозволить отримати бажаний ознака, наприклад, солестійкість, дослідники можуть використовувати цілу купу взаємодіючих генів, які вже попередньо інтегровані в живому організмі, наприклад, в такому як симбіотичні гриби.
Звичайні способи розведення допомогли створити сорти з підвищеною стійкістю до посухи, але прогрес в області впровадження нових генів за допомогою генних маніпуляцій був досить повільним.
Незважаючи на десятиліття досліджень, тільки одна генетично модифікована посухостійка культура був схвалена в США: кукурудза Monsanto сорти DroughtGard, яка отримала ген стресової реакції від бактерій.
Хоча симбіотичні рослинно-мікробні відносини - такі, як у азотфіксуючих бактерій, що живуть в коренях бобових - були відомі протягом багатьох десятиліть, прикладні дослідження почали вестися в цій області порівняно недавно.
Тільки в 1970-х роках дослідники розуміють, що грибок, що живе в симбіозі з овсяницей, відповідає за те, що заболеват пасеться на заражених пасовищах худобу.
Вчені в Новій Зеландії пізніше виявили, що деякі заселені ендофітів трави, хоча і були отруйні для худоби, мали при цьому стійкість до впливу довгоносиків. Це породило нішу промисловості по
розробці та випуску різних сортів несе Ендофіти торфу, який допомагав відлякувати шкідників, будучи не токсичним для тварин.
Сьогодні деякі дослідники дотримуються схожої філософії стосовно продовольчим культурам.
Даний підхід породив тенденцію до стерилізації та спрощення культур.
Сільське господарство протягом останніх століть планомірно за допомогою пестицидів і добрив знищувало живуть на рослинах мікробів. А зараз ми намагаємося змінити цю ситуацію.
Багато компаній не дотримуються подібної думки - вони ратують за хімічний контроль, вважаючи, що мікроби лише перешкода на цьому шляху, - зазначає дослідник ендофітів Джеймс Уайт з Університету Ратджерса в Нью-Брансвік, Нью-Джерсі.
Складно назвати ту обставину, що ці мікроби значно впливають на рослини, теорією. Але тим не менше так воно і є.
Вважається, що в світі існують мільйони ендофітний мікробів- лише частина з них вивчена, і будь-яка рослина може містити сотні подібних мікроогранізмов.
Робота Родрігеса почалася зі Завдяки щасливому випадку. На початку 2000-х, під час вивчення дюжини різних видів рослин, які можуть вижити при температурі 50 ° С в гарячих грунтах поблизу геотермальних отворів в Йеллоустонськом національному парку у Вайомінгу, він виявив, що всі вони вражені симбіотичних грибком.
Хоча окремо ні рослини, ні гриби не могли винести температуру ґрунту 40 ° С, разом їм це вдавалося.
Відео: Як приготувати гриби печериці. Рецепт страви від Івана!
Родрігес і його колеги пізніше виявили, що гриби можна легко переносити: вони могли зростати на всьому що завгодно від кавунів до кукурудзи і надавали тепло- і посухостійкість тим культурам, на які пересідали.
Ці Ендофіти якимось чином захищають рослини від окислення, тому рослини не активують всі свої ресурси, покликані захистити їх від стресу.
Отримані тоді висновки змусили вченого шукати інші оптимізують Ендофіти, для вирішення проблем, які, цілком ймовірно, будуть викликані у конкретних продовольчих культур в результаті зміни клімату.
Результатом цих пошуків стала комерційним суміш приблизно півдюжини грибів, яку команда дослідників назвала BioEnsure.
Польові випробування, проведені на замовлення компанії показують, що, в порівнянні з необробленими насінням, дана розробка під час посухи 2012 року збільшила врожайність кукурудзи в Мічигані на 85%.
Крім того, результатом використання даного комплексу грибків стало збільшення швидкості проростання насіння в два-п`ять разів під час похолодань до 5 ° C, і вона ж дозволила використовувати при поливі на третину менше води.
У випадку з рисом вчені відзначили підвищення врожайності на 3-6% в 2012 і 2013 роках, незважаючи на посуху і ранню посадку, коли температура була досить прохолодною. Також при поливі культури використовувалося на 25-50% менше води.
Суміш BioEnsure була схвалена для використання Адміністрацією США по харчових продуктах і лікарських речовин і Департаментом сільського господарства, крім того незалежні тести показали що суміш не є токсичною.
Родрігес планує в кінцевому підсумку виробляти цільові ендофітовие суміші для більшого числа культур, в тому числі соєвих бобів, пшениці, ячменю і цукрової буряка.
Але на питання про те, чи буде BioEnsure працювати в комерційних умовах, відповісти важко: хоча результати польових випробувань компанії "Адаптивні симбіотичні технології" знаходяться у вільному доступі, вони до сих пір не пройшли експертної оцінки.
Деякі фахівці висловлюють сумніви, пов`язані з тим, що як правило, існує якась метаболічна вартість розміщення ендофітів на рослині, а значить сільськогосподарські культури з ендофітів, швидше за все, будуть менше рости і будуть відрізнятися меншою продуктивністю.
Родрігес заперечує, що у всіх польових роботах, які він і його команда провели за 15 років, їм не довелось спостерігати нічого, що б говорило про наявність метаболічної вартості.
Відео: Італійське блюдо-Макарони з грибами у вершковому соусі.
Інші ж спостерігачі налаштовані обережно оптимістично. Могенс Ніколайс, що працює з патогенами рослин в Орхуському університеті в Данії, вважає, що Ендофіти можуть стати хорошим варіантом, що дозволяє ввести стійкість як до посухи, так і до хвороб, в тому числі до патогенних мікроорганізмів, таким як пшеничне іржа, область, над якою Родрігес, за його словами, також планує працювати.
Але Ніколайс додає, що внесення ендофітів в насіння і регулювання їх зростання в різних умовах навколишнього середовища буде непростим процесом, який буде дуже важко контролювати.
