Занадто багато вуглекислого газу знижує врожайність

Дослідники показують, що для зернових потрібно розробити нові стратегії розведення

"Чудо-рис" IR8 був розведений на початку 1960-х років і давно славився високими врожаями. Тим часом вирощування вже не варто. © IRRI
читати вголос

Хоча CO2 призводить до того, що урожаї частіше ростуть, деякі з них втрачають дохід від газу. Тому що значна частина врожаїв зернових рослин, що використовуються у всьому світі, ґрунтується на їх карликовості. Мабуть, вони втрачають цю властивість через вплив газу. Для свого дослідження дослідники вивчали модель рослини Arabidopsis thaliana в умовах з високим вмістом вуглецю та з низьким вмістом вуглецю. Виявилося, що парниковий газ може обійти механізм блокади, що відповідає за короткий ріст. Рослини знову відростають і, таким чином, втрачають урожай, про що повідомляють дослідники у журналі "Plant Physiology".

У шістдесяті роки минулого століття велику увагу привертали навколо сорту рису під назвою IR8, який сьогодні майже повністю зник з ринку. Його короткі, міцні стебла змогли без проблем впоратися з підвищеними врожаями, тоді як більшість інших високопродуктивних сортів відлякували під вагою своїх зерен. Його низький зріст також економив рослинні поживні речовини та енергію. Все, що більше не було потрібно для побудови довгих стебел, рис відвантажували в зерна. Тим часом врожайність IR8 впала приблизно на 15 відсотків, тому вирощувати колись перспективну рослину вже не варто.

Причина карликовості

Щоб зрозуміти, чому це так, необхідно розглянути механізм, що відповідає за карликовість: Рису не вистачає ферменту, який йому потрібен для виробництва рослинного гормону росту гіберелінової кислоти. Без гіберелінової кислоти рис залишається невеликим, але міцним і продуктивним. За останні 50 років у генетичному складі рисової рослини IR8 нічого не змінилося, тому втрата доходу повинна мати ще одну причину. Дослідники з Інституту Макса Планка в Потсдамі та Постдамського університету досліджували, чи існує зв’язок із глобальним збільшенням вуглекислого газу в атмосфері. Тому що концентрація парникових газів сьогодні на 25 відсотків вища, ніж у шістдесяті роки.

Під керівництвом Бернда Мюллера-Роберса з Університету Потсдама дослідники спостерігали на модельній рослині Arabidopsis thaliana (талійський крес), що підвищений вміст вуглекислого газу знову збиває невеликі за розмірами рослини. Схоже, діоксид вуглецю має той самий стимулюючий ріст ефект, що і гіберелева кислота впливає на рослини високого росту та блокується при продуктивній селекції. Таким чином, карликові рослини втратили свою перевагу, оскільки вони також знову виростають через СО2.

"Таким чином, селекціонери стикаються з необхідністю розробляти нові рослини, які надалі даватимуть хороший урожай за змінених кліматичних умов", - каже Джос Шипперс з Інституту Макса Планка. Оскільки карликові сорти не тільки переважали в рисі, фермери також люблять використовувати пшеницю на сортах з короткою плодоніжкою. Крім того, обидві крупи є основним продуктом харчування для значної частини світового населення. Зараз дослідники шукають механізм, за допомогою якого газоподібний діоксид вуглецю впливає на ріст рослин (doi: 10.1104 / pp.112.204842). дисплей

(Фізіологія рослин, 04.12.2012 - КБЕ)