Программа по удалению CO2 в планетарном масштабе (CRoPS) реализуется в Институте биологических исследований Солка, где селекционеры занимается разработкой культур, способных связывать углерод . Подробности о новаторской работе по созданию климат-регулирующих сельхозкультур рассказывает автор Seed World Кристи Кокс.

«Шесть лет назад все профессора по биологии растений в Институте Солка решили, что мы хотим работать над изменением климата, потому что мы думали, что это самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся в настоящее время. Известно, что растения отлично улавливают углекислый газ из воздуха в процессе фотосинтеза, и мы начали думать о том, что можно изменить в растениях, чтобы они лучше сохраняли больше этого уловленного углекислого газа в течение более длительного времени», — говорит Вольфганг Буш, исполнительный директор Harnessing Plants Initiative в Институте биологических исследований Солка в Ла-Хойе, Калифорния.

Команда Института Солка знает, что с помощью современных генетических технологий они могут изменить свойства растений, которые позволят им изменить способ хранения углерода. Они выбрали корневую систему, потому что если они увеличат содержание углерода в корне, он может быть передан в почву для продолжительного хранения вне атмосферы.

«Со временем растения создали в почве резервуар углерода, который в два-три раза превышает весь запас углерода в атмосфере», — говорит Буш.

Исследования показали, что углерод из корневого материала в пять раз чаще остается в почве, чем углерод, полученный из побегов или листьев.

Команда определила три характеристики, над которыми следует работать:

1. Корневая биомасса. 40% сухой биомассы корней – это углерод. Увеличение корневой биомассы означает больше углерода, потенциально сохраняемого в почве в течение более длительного времени.
2. Глубина корней. Увеличение глубины означает снижение микробной активности. Микробы разлагают сырье, поэтому чем глубже корни откладывают материал в почве, тем дольше этот материал может там оставаться.
3. Биохимический состав корневых систем. Суберин обеспечивает защитный барьер для корней растений, ограничивает диффузию воды и питательных веществ из корня в окружающую среду. Поскольку микробам очень трудно расщеплять суберин в почве, увеличение содержания суберина увеличит устойчивость углерода в почве.

Чтобы оказать существенное влияние на улавливание углерода, команде необходимо было не только добиться улучшений растений по этим трем ключевым характеристикам, но и проводить изменения в нужных растениях.

«Для нас стало очевидным, что для того, чтобы оказать глобальное влияние, мы должны создать сельхозкультуры с суперуглеродными корнями. Существуют системы распространения и улучшения генетики семян через селекционные, агрокомпании и НПО, которые уже участвуют в изменении признаков и доведении этого до фермеров. Масштабы сельского хозяйства настолько огромны, что, сосредоточившись только на небольшом количестве видов растений, используемых в сельском хозяйстве, вы можете оказать огромное влияние на поглощение и хранение углерода», — поясняет Буш.

Команда сосредоточилась на некоторых из самых распространенных культур. В каждой культуре они попытались обнаружить связанные гены и механизмы, которые позволили бы им изменить эти желаемые черты. Они также использовали метод, известный как геномные исследования ассоциаций. Этот метод позволяет провести измерение глубины корней, массы корней и суберина во многих разновидностях сельскохозяйственных культур. Затем ученые идентифицируют генетические варианты в этих культурах, связанные с желаемыми признаками. На сегодняшний день проработано сотни линий сои, а также рассмотрены сорта риса, пшеницы, канолы, кукурузы и сорго.

Результаты многообещающие: команда обнаружила возможность увеличения массы корней, увеличения содержания суберина и достижения гораздо большей глубины корней. В конечном итоге, черты будут изменены с помощью генной инженерии, редактирования генов или, в случаях, когда черты уже существуют в сортах сельскохозяйственных культур, продвинутой геномной вспомогательной селекции. Полученные сорта будут известны как «идеальные растения Солка».

В контролируемых условиях нет никаких доказательств того, что повышение способности сельскохозяйственных культур к секвестрации углерода приведет к снижению урожайности. Однако полевые испытания будут иметь ключевое значение для нахождения оптимального соотношения между свойствами секвестрации углерода и урожайностью в различных условиях выращивания.

Исследователи Солка уже создали сорта сельскохозяйственных культур, используя генное редактирование наиболее перспективных кандидатов. Впереди еще важные полевые исследования, чтобы проверить, сохраняются ли лабораторные и тепличные результаты в полевых условиях, а также обширный отбор проб почвы для определения влияния этих корневых признаков на накопление углерода в почве с течением времени. «Этот процесс продолжается, и потребуется еще несколько лет, чтобы получить хорошие, надежные данные, поскольку работа в полевых условиях всегда занимает несколько сезонов», — говорит Буш.

«Недавно мы создали компанию, и эта компания возьмет на себя часть наших технологий и внедрит их в различные сорта этих культур, чтобы мы могли начать сотрудничать с более крупными компаниями и посмотреть, можно ли уже внедрить это в их линейку», добавил он.

Компания также найдет способы связать характеристики этих корней с рынками квот на выбросы углерода, чтобы гарантировать, что фермеры, высаживающие «идеальные растения Солка» и связывающие углерод, получат соответствующие углеродные кредиты и компенсацию.

«Действительно пора начать думать о способах использования растений для хранения и связывания углерода, поскольку сельское хозяйство — самая масштабируемая система на Земле. При наличии технологии она может оказать глобальное влияние быстрее, чем если бы вам пришлось строить заводы, которые пытаются высасывать углекислый газ из атмосферы», — заключил Буш.

agroxxi.ru

Прогноз биржевых цен на 4 июля 2024