Мікроби і рослини. Нові дослідження.

Мікроби годуватимуть світ, або чому фермери вирощують грунт, а не сільськогосподарські культури.

На горизонті майбутнього сільського господарства, армія чисельністю 40 000 чоловік рухається до мерехтливої мети. Вони бачать потенціал для глобальної продовольчої системи, де пестициди, гербіциди і добрива підуть на другий план.

Вони не фермери, але вони працюють в ім’я фермерів у всьому світі. Їх основне завдання – дослідження секретів грунту, з метою полегшення роботи фермерів, підвищення продуктивності кожної галузі сільського господарства і скорочення  витрат, які значно зменшують прибуток фермерів.

Американське суспільство мікробіологів (ASM)  випустило скарбницю своїх останніх досліджень і з нетерпінням чекає, коли вони потраплять до рук фермерів. Визнаючи, що фермерам необхідно буде виробляти на 70-100 відсотків більше продовольства, щоб нагодувати 9 мільярдів людей, які будуть жити на землі до 2050 року, вони залишаються оптимістичними в своїй роботі. Введення в їх останній звіт говорить:

«Виробництво більшої кількості продуктів з меншою кількістю ресурсів може здатися занадто гарним, щоб бути правдою, але у світових фермерів є трильйони потенційних партнерів, які можуть допомогти в досягненні цієї амбітної мети. Ці партнери – мікроби ».

Змішування з мікробами

Лінда Кинкель з Департаменту патології рослин Університету Міннесоти була одним з делегатів колоквіуму АСМ, де новатори з науки, агробізнесу та Міністерства сільського господарства США провели два дні, ділячись своїми дослідженнями і обговорюючи рішення найбільш нагальних проблем в сільському господарстві.

«Ми розуміємо лише малу частину того, що роблять мікроби, щоб допомогти росту рослин», – говорить вона. «Але технічні можливості для категоризації величезної невідомої спільноти [мікроорганізмів] швидко покращилися за останні пару років».

Мікробіологи ретельно документували випадки, коли бактерії, гриби, нематоди – навіть віруси – сформували взаємовигідні асоціації з харчовими рослинами, покращуючи їх здатність поглинати поживні речовини і протистояти посухам, хворобам і шкідникам. Мікроби можуть допомогти рослинам краще переносити екстремальні температурні коливання, засолені грунти і інші проблеми, пов’язані зі зміною клімату. Є навіть дані, що свідчать про те, що мікроби сприяють поліпшенню смаку високоякісної продукції, що особливо характерно для полуниці.

«Але ми тільки на верхівці айсберга», – КАЖЕ Кинкель.

Такі заяви, як «Є від 10 до 6 грибкових організмів в грамі грунту!» І «Ця бактеріальна біоплівка має приголомшливі комунікаційні властивості!» – Це розмови серед мікробіологів, але що все це означає для фермерів? Відповіді повертаються в тисячолітнє минуле землеробства.

Всякий раз, коли насіння проростає в дикій природі або коли культура висаджується фермером, мобілізується співтовариство мікроорганізмів, яке допомагає цим видам рости і процвітати. Хімічні сигнали проникають в грунт через ексудати рослини, і починається симфонія підземної діяльності. Обмін генетичною інформацією; Різні мікробні гравці приймають свої позиції на тканинах рослини; Часто один мікроб колонізує інший, надаючи послугу, яка допомагає першому мікробу допомогти рослині.

Хоча цей ретельно продуманий танець проходить без будь-якої участі людей, ми довгий час займалися цими спостеріганнями.

Наприклад, процес фіксації азоту в рослинах сімейства бобових (який включає в себе боби, горох, арахіс і багато інших культурних рослини) є одним з небагатьох бактеріальних чудес, які роблять нашу планету придатною для життя. Той, хто коли-небудь спостерігав коріння бобових, знає, що вони покриті дивними білими або рожевими відростками, розміром з мурашок, які здаються інфекціями якогось роду. Безсумнівно, у стародавніх землеробів було інтуїтивне розуміння того, що ці бородавчасті виступи мали якесь відношення до помітної здатності бобових покращувати грунт, але тільки в кінці 19-го століття таємниця стала розкриватися.

У той час як Луїс Пастер виявляв, як зберегти молоко і став відомим як батько мікробіології, його відносно невідомий колега, з схильністю до рослин, зробив ще одне відкриття, яке мало, можливо, ще більш важливе історичне значення. У 1888 році Мартинус Бейерінк виявив крихітні, бактерії «ризобій», які заражають коріння бобових, викликаючи опухлі вузлики. Замість інфекції, яка послаблює рослина, вузлики стали фабрикою добрив рослинного царства, розібравши атмосферний азот, який рослини не можуть використовувати, і переробивши його в розчинну рослинну форму.

Rhizobia – це саме те, що зародило віру в те, що бактерії можна використовувати для поліпшення родючості грунту. Проте, сучасні мікробіологи тепер знають про безліч інших, настільки ж глибоких, рослинно-мікробіологічних взаємодій, відкриття, на їхню думку, нададуть великий вплив, оскільки людське населення продовжує зростати на планеті з обмеженими ресурсамі. В своїй лабораторії в університеті Кинкель експериментує з антибіотичними бактеріями, які пригнічують рослинні патогени, і тестує різні стратегії управління грунтом, щоб побачити їх вплив на мікробні спільноти. У Колумбії мікробіологи навчилися поширювати гриби, які колонізують рослини маніоки і збільшують врожайність до 20 відсотків. Гіфи – крихітні щупальця грибів – простягаються далеко за межі кореневої системи маніоки, щоб розблокувати фосфор, азот і сірку в грунті і перекачати їх назад до свого господаря, як рідкого добрива.Хочя мікробіологи можуть примушувати грунт до виробництва екстраординарного зростання рослин в своїх лабораторіях і пробних майданчиках, перенесення результатів на щоденні сільськогосподарські практики – це не простий процесс. Хочя дослідники продовжують розробляти перспективні нові мікробні коктейлі, все більше уваги приділяється керівництву фермерів, щоб краще управляти популяціями, які вже існують в їх грунті. Кинкель працює над підходом, який, на її думку, допоможе фермерам підтримувати оптимальні співтовариства мікроорганізмів, гарантуючи, що вони мають їжу, в якій вони потребують – вуглець. 26 експертів з усього світу, скликаних на колоквіумі АНМ, завершили свої обговорення сміливою метою для майбутнього сільського господарства: вони поставили перед собою завдання домогтися 20-процентного збільшення світового виробництва продуктів харчування і 20-процентного скорочення виробництва добрив і пестицидів протягом наступних 20 років. З неприборканим переконанням, що наука зробить свою частину, щоб втілити цю мрію в реальність, вчені шукають своїх корпоративних і нормативних партнерів, щоб донести інформацію фермерам всього світу. Вони сподіваються, що понаднормові інвестиції в дослідження і технології будуть безпосередньо відповідати докорінним змінам в культурі сільського господарства. В кінцевому рахунку, вони передбачають майбутнє, де фермери знову вірять в невидимі сили грунту.