Ученые хотят превратить солянку в новую масличную культуру засоленного земледелия
Перспективные исследования в области биологии растений открывают возможности для производства продовольственных культур, которые не только выживают, но и процветают в соленых условиях. По оценкам, засоление затрагивает до 30% пахотных земель во всем мире, однако, при помощи современных методов селекции становится возможным одомашнить распространенный галофит в качестве масличной культуры.
🔹
Под руководством доктора Ванессы Мелино из Университета Ньюкасла исследовательская группа исследует растения рода Salicornia, чтобы лучше понять их солеустойчивые свойства. В центре внимания – солерос (солянка или морская спаржа) и родственный галофит – самфир, сообщает университет в релизе.
«Наше исследование показывает, как солеустойчивые растения функционируют на молекулярном уровне, чтобы справляться с экстремальными условиями. Мы можем использовать эту информацию для селекции культур, которые можно выращивать с использованием соленых грунтовых вод или даже морской воды», — говорит физиолог растений и молекулярный биолог доктор Мелино.
Она уже потратила годы на разработку чистых линий саликорнии, работая в Университете науки и технологий короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии, где это растение широко распространено. Саликорния процветает в солончаковых районах по всему миру, включая Центральную Азию, Америку, Европу, Ближний Восток и Северную Африку.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications , доктор Мелино и ее команда раскрывают новые сведения о молекулярных механизмах, лежащих в основе устойчивости Salicornia к высокой солености.
«В отличие от большинства других растений, Salicornia может накапливать высокие концентрации натрия в фотосинтетически активных сочных побегах, избегая при этом токсичности ионов. Это говорит о том, что у этого галофита имеются высокоэффективные процессы хранения натрия в отсеках внутри клеток посредством действия специализированных транспортеров. Понимание этого процесса дает надежду на создание солеустойчивых культур и на будущее сельского хозяйства, основанного на использовании морской воды. В то время как большинство растений погибают в соленой среде, солянка процветает. На самом деле рост и созревание Salicornia зависят от соленой воды», — подчеркнула Мелино.
Описываемая как хрустящая, сочная и соленая, саликорния сравнима со спаржей, откуда и произошло ее прозвище «морская спаржа». В некоторых странах ее уже считают деликатесом, однако доктор Мелино видит новый потенциал в выращивании растения для производства как растительного масла, так и высокобелкового ингредиента.
«Сосредоточившись на жирах (масле) и белках, мы пытаемся разрабатывать продукты, которые можно легко транспортировать и которые являются более устойчивыми, чем другие источники, — используя морскую воду для орошения вместо того, чтобы полагаться на ограниченные ресурсы пресной воды», — говорит доктор Мелино.
Мука солероса также может стать отличным источником белка для людей, поскольку растет спрос на альтернативные белки, или же ее можно использовать в составе кормов для рыб.
Доктор Мелино отметил, что крайне важно учитывать прибыльность для фермеров и производителей: «Цель нашего исследования — помочь фермерам выращивать продовольственные культуры на засоленных почвах, используя морскую или солоноватую воду, где у них нет других вариантов из-за растущего засоления. Ни одна другая существующая культура не может расти в таких экстремальных условиях».
Однако солерос — дикое растение, поясняет доктор Мелино: «Нельзя взять дикое растение, вырастить его и ожидать от него хорошего урожая и производительности. С другой стороны, традиционная селекция с целью одомашнивания диких растений — медленный, утомительный и дорогостоящий процесс».
Доктор Мелино и ее команда обращаются к современным селекционным инструментам, чтобы ускорить процесс одомашнивания. «С помощью современных геномных и генетических инструментов мы можем выбирать и внедрять признаки, желательные для выращивания», — поясняет ученый.
Проводя исследования на в Университете науки и технологий короля Абдаллы, доктор Мелино и ее команда первыми применили генетику и геномику для одомашнивания Salicornia.
«Наша цель — превратить это дикое растение в прибыльную масличную культуру для фермеров. Масло солянки не уступает оливковому, оно полезное, имеет приятный ореховый привкус. Мы используем инструменты и методы, чтобы сделать это как можно быстрее», подчеркивает исследователь.
Сейчас доктор Мелино живет в Австралии и преподает в Университете Ньюкасла. Она уделяет особое внимание местным солеустойчивым растениям, таким как самфир – разновидность «морской спаржи».
«Есть некоторые свидетельства того, что коренные народы Западной Австралии давно обнаружили, что семена этого растения съедобны. Теперь я хотела бы связаться со старейшинами, которые, возможно, смогут поделиться знаниями коренных народов о традиционном использовании самфира. Он растет в заболоченных районах Австралии и во внутренних соленых озерах. Он процветает в районах, которые сильно засолены. Немногие растения способны выживать в таких условиях из-за экстремального уровня солености», — сказала доктор Мелино.
Учитывая, что более 2 миллионов гектаров сельскохозяйственных угодий в Австралии пострадали от засоления, доктор Мелино видит возможность изучения возможности одомашнивания самфира в качестве ценного масличного семени и альтернативного источника белка. Она надеется на сотрудничество с австралийскими фермерами и производителями, особенно в Западной и Южной Австралии, где масштабы проблемы засоления наиболее серьезны.
«Если мы сможем выращивать масличные культуры, используя соленую воду, фермеры смогут сохранить свои ограниченные запасы пресной воды для использования на других видах продовольственных культур. Дефицит пресной воды является основным ограничением для сельского хозяйства в Австралии. В будущем сорта солероса и самфира для фермеров в Австралии, на Ближнем Востоке и в Северной Африке дадут возможность выращивать новые культуры без использования пресноводных ресурсов», заключает исследователь.
Источник и фото: Newcastle University.
