Как улучшить фотосинтез в с/х культурах

На фото – гиршфельдия серая

 

Процесс фотосинтеза – один из ресурсов повышения урожайности. Селекционеры будущего смогут выращивать культуры, которые эффективней будут использовать почву, воду и питательные вещества.

 

Растения получают энергию от солнечного света: хлоропласты превращают воду и углекислый газ в кислород и глюкозу. Процесс фотосинтеза не реализуется всеми растениями одинаково: большая часть зеленой флоры воспринимает не более 1% доступного солнечного света.  Однако некоторые растения показывают выдающиеся результаты: например, серая горчица или гиршфельдия серая (Hirschfeldia incana), использует солнечное излучение лучше других растений, показывая бурный рост.

 

Наблюдения ученых за ростом горчицы заставили их предположить, что в ней содержится вещество, позволяющее ей исключительно эффективно использовать фотосинтез. Серая горчица в этом отношении весьма напоминает пустынные растения. Как известно, когда в пустыне идет дождь, растения должны немедленно давать всходы и расти с максимальной скоростью.

 

Простор для селекции

 

 

Ученые убедились, что различные виды растений по-разному реализуют фотосинтез относятся: даже отдельные экземпляры одного и того же вида отличаются друг от друга. Это дает богатую почву для селекции растений по этому признаку.

 

Профессор Аартс и его коллеги из Нидерландов (Вагенинген) изучали кресс-салат (Arabidopsis thaliana). Ученым из удалось заменить хлоропласт одного растения кресс-салата другим без каких-либо изменений генетического материала хромосом. Благодаря этому новому методу, исследователи могли сравнивать оригинальные растения с растениями, имеющими «новые» хлоропласты. Некоторые из обновленных сочетаний хлоропластов, как оказалось, формируют растения с улучшенными показателями роста по сравнению с исходными природными свойствами.

 

Такое новаторское понимание сущности природных процессов позволяет селекционерам уже сегодня выводить культуры, обеспечивающие более высокие урожаи. Ученые-экспериментаторы уверены, что смогут в будущем вывести растения, способные использовать до полутора процентов доступного им солнечного света вместо нынешних полпроцента.

 

Нефотохимическое тушение

 

Пока ученые даже не знают точно всех особенностей использования солнечной энергии растениями. На нынешнем этапе исследования только подтверждено, что более высокая скорость фотосинтеза приводит к увеличению листьев и может становиться причиной развития более длинных и толстых корней или более обильного цветения.

 

Чтобы расширить свои знания о процессе фотосинтеза, исследователи университета Вагенингена в настоящее время работают над генетическими вариациями проса, томатов и кукурузы. 

 

Сложилось  отдельное направление исследований: выявление закономерностей реакции растений на свет. Наблюдения показали, что в случае обилия солнечного света, немалая его часть не используется растениями для фотосинтеза, а излучается во внешнюю среду в виде тепла.  Этот процесс носит название «нефотохимическое тушение» и он очень важен, поскольку предотвращает повреждение белков фотосинтеза солнечным светом. 

 

Замечено, что в частично пасмурные дни растения склонны использовать эту свою способность для снижения скорости фотосинтеза. В итоге процесс фотосинтеза становится гораздо менее эффективным, чем мог бы быть. Как именно работает этот механизм, какие белки задействованы и куда уходит энергия, пока непонятно, это предмет изучения.

 

Российский опыт 

 

 

В России вопрос о связи между фотосинтезом и урожаем растений изучал профессор Ничипорович. Он изучал сохранение и поддержание на более высоком уровне фотосинтетической деятельности естественной растительности, максимальное повышение фотосинтетической продуктивности культурных растений.

 

Важную роль играет селекционный отбор сортов сельскохозяйственных растений, наиболее положительно реагирующих на улучшения условия освещенности. Далее в ход вступает высокая агротехника – например, предлагалось располагать растения на оптимальном расстоянии друг от друга.  Ученый подчеркивал, что в изреженных посевах значительная часть света пропадет зря, а вот в загущенных посадках растения затеняют друг друга, их стебли становятся длинными и ломкими, легко полегающими от дождя и ветра. В том и другом случае происходило снижение урожая.

 

Исследователи продолжают работать над увеличением активности фотосинтетического аппарата растений. Исследователи уверены, что этот метод позволит уже в ближайшие годы не только повысить урожайность, но и выращивать безопасные и качественные зерно, овощи, фрукты и зелень.

 

Читайте также:

 

• Виноград Изабелла: находка для фермера
• Баклажаны: секреты выращивания в теплице и открытом грунте
• Томаты для ленивых: посадил и забыл!
• Ягода-малина как бизнес-идея
• Огурец как бизнес: как заработать на популярном в России овоще
• Выращивание моркови: проблемы и лайфхаки

Заходите на фермерский маркетплейс «Свое фермерство», здесь вы сможете найти корову для вашей фермы или качественные и свежие продукты из молока.