Розумне добриво вміє слухати рослини і виконувати накази
У Канаді створюють принципово нове покриття азотних добрив, в першу чергу, для пшениці та ріпаку.
Про це розповідає Джефф Мельхіор у статті, опублікованій на порталі www.albertafarmexpress.ca.
Звучить як наукова фантастика, але одного разу в Канаді з'явиться добриво, яке активується тільки після того, як рослина накаже йому про це. Така спрощена передумова в основі дослідницького прототипу "розумного" добрива, в якому використовується унікальна хімічна речовина щоб "прислухатися" до запитів на поживні речовини з коренів рослин.
"Розуміння концепції ґрунту як живого організму-ідея, що відкриває можливості для точного землеробства", - говорить Марія ДеРоса, професор хімії в Карлтонському університеті в Оттаві. І хоча ще потрібно зробити велику роботу, перш ніж розумні добрива стануть комерційно життєздатними, технологія має відмінні перспективи у зв'язку із запитом на екологічне землеробство.
"Якби ми могли захистити і застосовувати добрива тільки в той момент, коли потрібно рослині, ми отримували б кращу ефективність, менший вплив на навколишнє середовище і економію грошей для фермерів, оскільки вони удобрюють тільки рослину, - пояснює ДеРоса. - Цьому процесу сприяє фрагмент ДНК, званий аптамером, який зберігається в хімічному покритті гранул сечовини звичайного виду. Це схоже на будь-яке інше добриво, яке ви коли - небудь використовували-просто покрите іншим способом".
Аптамер згортається в "кишеньку " розміром з молекулу, яка пристає до цільової молекули в ґрунті, створюючи датчик, який може визначати, коли рослині потрібен азот. Як тільки повідомлення виявлено, аптамер запускається для вивільнення азоту через покриття в корені рослин.
"Покриття дуже тонке, тому будемо, що на виході вийде не надто дорогий або вагомий продукт, що слід враховувати, коли маєте справу з добривами", - сказала ДеРоса.
Прототип був ретельно протестований в лабораторіях і теплицях, тепер настав час для його дослідження в реальних польових умовах.
"У лабораторних та тепличних умовах ми змогли показати підвищення ефективності використання азоту до 80 відсотків, коли у нас є добрива з покриттям порівняно з добривами без покриття. Але в лабораторних умовах немає посухи і ідеальна температура. Тепер ми запитуємо, чи можемо ми все ще побачити переваги в неконтрольованому середовищі польового типу. Якщо ми змінимо спосіб удобрення пшениці, це сильно змінить правила гри", говорить експерт.
ДеРоса була далекою від сільського господарства, коли вона почала працювати з аптамерами - її увага була зосереджена на здоров'ї людини:
"Я вивчала, як аптамери можуть бути використані для доставки ліків до пошкодженої, ракової або хворої клітини, але не націлюватися на здорову клітину".
Тим часом Карлос Монреаль, який зараз вийшов на пенсію дослідника з Agriculture and Agri-Food Canada, який зараз є ад'юнкт-професором-дослідником в Carleton, мав свої власні проблеми. Він шукав способи підвищити ефективність використання азоту, що запобігло б завданню шкоди навколишньому середовищу.
Після знайомства вчені зрозуміли, що можуть бути корисними один одному.
Теоретично технологія застосовна для багатьох сільгоспресурсів, каже ДеРоса: «Багато проблем у сільському господарстві частково пов'язані з доставкою - пестициду, який насправді не націлений на шкідника, може вплинути на інші види. Те ж саме з гербіцидом, який викидається в навколишнє середовище, а не тільки націлений на бур'яни. Ми почали з азоту, але фосфор-ще один обмежений ресурс, про який нам потрібно турбуватися. Я думаю, що за допомогою цієї стратегії можна вирішити безліч проблем. Це просто питання пошуку тих сигналів, які є ключем до розблокування покриття і знаходження аптамера, відповідного для даного заходу».
Прототип, у якого на даний момент відсутня торгова марка, призначений для пшениці і каноли. ДеРоса каже, що мета полягає в тому, щоб знайти якомога більше культур, які мають однакові відносини аптамер / сигнал:
"Пшениця і канола не дуже схожі, тому той факт, що ми знайшли один сигнал, який об'єднав їх в одному продукті, був для нас свого роду тестовим мірилом. Люди з більшою охотою сприймають ідею одного рішення, яке підходить для всіх видів культур, а не для якоїсь ніші".
Попрацювавши з системами доставки аптамерів як в ґрунт, так і в людський організм, ДеРоса вважає, що ґрунт може бути набагато складніше:
«Діапазон можливостей в ґрунті настільки великий. Так багато варіацій. Це велика проблема-спробувати провести адресну доставку або цільове втручання в такому складному середовищі».
Канадське Агентство з нагляду за харчовими продуктами надало дозвіл на проведення польових випробувань прототипу".
Також читайте: