При дефиците питательных веществ и слабой гравитации выращивание картофеля на Луне или на других планетах кажется невообразимым. Но растительный гормон стриголактон может сделать это возможным, как показали биологи растений из Цюрихского университета. Гормон поддерживает симбиоз между грибами и корнями растений, способствуя тем самым росту растений даже в сложных условиях космоса.
Идея уже некоторое время обсуждается - и не только такими, как НАСА, но и частными предпринимателями, такими как Джефф Безос и Илон Маск: однажды основать колонии для людей, чтобы жить на Луна или другие планеты. Такое видение, а также перспектива долгосрочных космических экспедиций человека в будущем поднимают вопрос о том, как обеспечить устойчивое питание людей в космосе. Одним из возможных ответов является выращивание сельскохозяйственных культур на месте. Однако почвы на Луне и на других планетах, безусловно, содержат меньше питательных веществ по сравнению с нашими сельскохозяйственными угодьями. Альтернатива - транспортировка в космос богатой питательными веществами почвы и удобрений - сопряжена с высокими экономическими и экологическими издержками.
Растительно-грибковый симбиоз способствует росту растений
В поисках возможного решения исследовательская группа, работающая с Лоренцо Борги из Цюрихского университета и Марселем Эгли из Люцернского университета прикладных наук и искусств, сосредоточилась на процессе микоризы, симбиотической ассоциации между грибами и растениями. корнеплоды. В этом симбиозе гифы грибов снабжают корни растений дополнительной водой, азотом, фосфатами и микроэлементами из земли. Взамен они получают доступ к сахару и жиру, производимому растением. Этот симбиоз стимулируется гормонами семейства стриголактонов, которые большинство растений выделяют в почву вокруг своих корней. Процесс микоризации может значительно ускорить рост растений и тем самым существенно повысить урожайность, особенно в почве с низким содержанием питательных веществ.
Отсутствие гравитации препятствует микоризации
В космосе культурным растениям пришлось бы бороться не только с малопитательной почвой, но и с условиями микрогравитации, то есть почти невесомости. Чтобы исследовать влияние такой среды на рост растений, исследователи культивировали петунии и микоризные грибы в имитируемых условиях низкой гравитации. Петунии представляют собой модельный организм для растений семейства пасленовых (Solanaceae), к которым относятся, например, томаты, картофель и баклажаны.
Эксперименты показали, что микрогравитация препятствует микоризации и, таким образом, снижает поглощение петуниями питательных веществ из почвы. Но растительный гормон стриголактон может нейтрализовать этот негативный эффект. Растения, которые выделяли высокие уровни стриголактона, и грибы, которые исследователи обработали синтетическим гормоном стриголактона, смогли процветать в почве с низким содержанием питательных веществ, несмотря на условия микрогравитации..
Передовой опыт производства продуктов питания в космосе
«Для того, чтобы такие культуры, как помидоры и картофель, росли в сложных условиях космоса, необходимо стимулировать образование микоризы», - резюмирует руководитель исследования Лоренцо Борги. «Похоже, это возможно при использовании гормона стриголактона. Таким образом, наши открытия могут проложить путь к успешному выращиванию в космосе тех растений, которые мы выращиваем на Земле».