В 2024 году сельскохозяйственные технологии развиваются в ответ на мировые проблемы: увеличение численности населения, деградация окружающей среды, продовольственные кризисы. В этой статье мы рассмотрим наиболее захватывающие проекты за последний год.
Симбиоз растений и грибов
Арбускулярная микориза — взаимовыгодное партнерство между почвенными грибами и растениями. Гриб прорастает в корни растения-хозяина и улучшает поглощение влаги и минеральное питание. Тем не менее, многие виды сельскохозяйственных растений потеряли этот вид симбиоза в процессе эволюции.
Группа исследователей из Университета Северной Каролины разработала новый метод восстановления способности растений к микоризному симбиозу. Суть его заключается во внедрении специального транскрипционного фактора в растение, что позволяет ему активировать симбиоз с микоризными грибами. Растения с микоризой содержат больше питательных веществ, и они устойчивей к экологическим стрессам и болезням. Им нужно меньше удобрений и пестицидов, что снижает затраты на производство и нагрузку на окружающую среду.
Растительные белковые продукты
Группа ученых из Хельсинкского университета разработала инновационный подход к выращиванию грибов с контролируемым вкусом, улучшенными питательными свойствами и повышенным содержанием витаминов.
Метод под названием MyShroom применяется для различных видов грибов и обеспечивает производство микопротеинов с разнообразными текстурами и вкусами. Субстрат для выращивания грибов создан из отходов пищевой промышленности, что делает данную альтернативу мясному производству значимым вкладом в круговую экономику.
Синтетические бактерии
Растениям необходим здоровый микробиом корней для усвоения питательных веществ и защиты от болезней. В этом смысле они похожи на животных, которые нуждаются в здоровой кишечной микрофлоре.
Исследователи из Национальной лаборатории Лоренса Беркли создали бактерии с синтетическим геномом. Эти бактерии селятся в корнях растений, увеличивают их биомассу и способность выживать в различных условиях окружающей среды. Так, биомасса зараженного арапидопсиса увеличилась на 250−500% от обычной даже в условиях имитированной засухи.
Технология поможет увеличить урожаи в регионах с суровым климатом и значительно снизит потребность в пестицидах и удобрениях.
Редактирование генома
Обычный подход к генной инженерии — трансформация. В организм вводят чужеродный ген, который встраивается в геном в случайных местах. Организм получает признак, который слишком долго или невозможно получить искусственным отбором.
В конце ХХ века изобрели редактирование генома: буквально, собственные гены организма редактируют с помощью ферментов. Редактированные организмы не считаются трансгенными. С ними гораздо меньше бюрократической волокиты и антинаучных «дискуссий». Редактирование генома дешевле трансформации.
Самый известный метод редактирования — CRISPR-Cas9, но он не единственный. Исследователи Университета Манчестера разработали метод, использующий подверженную ошибкам ДНК-полимеразу для получения специфических мутаций в геномах хлоропластов и митохондрий. Метод позволяет вводить благоприятные мутации без создания ГМ-организмов, что более приемлемо для широкой публики.
Повышение продуктивности фотосинтеза
Исследователи из Университета Эссекса провели эксперимент по подавлению определенных генов у арабидопсиса и добились увеличения скорости фотосинтеза на 30% и повышения выхода семян на 20%. Гены, ответственные за фотосинтез, сходны между различными видами растений. Исследователи начали аналогичные испытания на томатах и надеются повторить метод для других ключевых сельскохозяйственных культур.
Библиотека генетических регуляторов для ГМ-растений
Генетически модифицированные растения имеют свои плюсы по сравнению с обычными: устойчивость к болезням, меньшая потребность в использовании пестицидов, улучшенные питательные характеристики и вкус.
Современные методы генной инженерии растений используют естественные промоторы — участки ДНК, которые контролируют и ограничивают активность генов. Исследователи Национальной лаборатории Лоренса Беркли создали библиотеку синтетических промоторов, которые тонко настраивают экспрессию генов и позволяют более эффективно производить продукты питания и биоматериалы из трансгенных растений.