Швидка навігація
Дослідники редагують гени Зеленої революції для підвищення ефективності виробництва томатів
Підвищення ефективності редагування геному молекулярного модуля для “революції вертикального землеробства” значно підвищує ефективність виробництва томатів. Дослідницька група на чолі з професором Сю Цао з Інституту генетики та біології розвитку (IGDB) Китайської академії наук у співпраці з командою професора Чена Фана з Національної лабораторії Яжоуван успішно створила сорт томатів, оптимізований для вертикального землеробства, що значно підвищило ефективність виробництва в системах рослинних фабрик.
Їхні результати, опубліковані в Journal of Integrative Plant Biology, демонструють, як інтеграція гомологів генів Зеленої революції з антифлоригенними генами за допомогою редагування геному може вирішити давні бар’єри для масштабування вертикального сільського господарства.
Вертикальне землеробство
Вертикальне землеробство, також відоме як системи рослинних фабрик, поєднує контрольоване сільське господарство з вертикальними методами вирощування, що дозволяє забезпечити високу врожайність та промислове виробництво культур. Однак ця модель стикається з серйозними викликами, включаючи:
- Надмірні енергетичні витрати
- Обмежену доступність сортів культур, оптимізованих для вирощування в приміщеннях
Ці фактори перешкоджають розширенню систем рослинних фабрик на промисловому рівні.
Цю модель все більше розглядають як перспективне рішення для викликів, що виникають через зміни клімату, зменшення оброблювальних земель, нестачу води та швидку урбанізацію. Завдяки буферизації проти кліматичних коливань, підтримці децентралізованого виробництва їжі та пропозиції модульного розгортання для реагування на надзвичайні ситуації, вертикальне землеробство має стратегічний потенціал для продовольчої безпеки в XXI столітті.
Виклики вертикального землеробства
Незважаючи на свої перспективи, широкомасштабне впровадження вертикального землеробства зазнало перешкод через дві основні проблеми:
- Високе споживання енергії
- Відсутність сортів культур, придатних для внутрішнього, просторово-ефективного вирощування
Більшість традиційних культур, зокрема плодові пасльонові овочі, такі як томат, огірок і перець, мають складні патерни росту та тривалі цикли збору врожаю, що робить їх погано адаптованими до обмежених, високощільних умов вирощування. В результаті вертикальні ферми переважно зосереджувалися на вирощуванні швидкозростаючих, компактних листяних культур.
Підвищення ефективності та Рішення проблеми
Щоб вирішити цю проблему, команда професора Сю Цао об’єднала гомологи генів Зеленої революції GA20ox з антифлоригенними генами SP та SP5G, успішно створивши молекулярний модуль, призначений для революції у вертикальному землеробстві.
Вибивання гена SlGA20ox1 у томатів призводить до обіцяючої рослинної архітектури, придатної для вертикального землеробства, що характеризується короткими стеблами та компактною кроною. Коли їх вирощували в комерційній вертикальній фермі, обладнаній багатошаровою автоматизованою гідропонною системою з LED-освітленням, мутант slga20ox1 зекономив 75% простору, досягнувши збільшення врожайності плодів на 38–69% завдяки високощільному посадці, ефективному використанню простору та низькому споживанню енергії для освітлення.
Поєднуючи мутації гена SlGA20ox1 з генами SP та SP5G, вони створили більш компактну рослинну архітектуру з прискореним цвітінням та синхронізованим дозріванням плодів.
Перспективи дослідження
Оскільки шляхи гібереліну та флоригену зберігаються в різних культурах, молекулярний модуль, розроблений у нашому дослідженні для революції у вертикальному землеробстві, обіцяє бути застосованим для швидкої кастомізації спеціалізованих сортів інших пасльонових овочів для вертикального землеробства.
В цілому, це дослідження пропонує нове рішення для швидкого розвитку сортів фруктів і овочів, адаптованих для вертикального землеробства.
Можливість стежити за новинами у більш стислому форматі в телеграм каналі головна сторінка сайту