Биологические препараты могут помочь сельскому хозяйству снизить зависимость от химических средств, но их эффективность значительно варьируется в зависимости от сорта растения. Исследования Вагенингенского университета (WUR) на картофеле показывают, что генетические признаки могут определять реакцию растений. Эти знания могут помочь селекционерам в разработке сортов, которые получают больше пользы от применения биологических препаратов.
Биологические препараты — это продукты природного происхождения, которые помогают растениям лучше расти, эффективнее усваивать питательные вещества или лучше справляться со стрессом, вызванным болезнями, вредителями, засухой или жарой. Примерами могут служить микроорганизмы, стимулирующие рост корней, или природные вещества, повышающие устойчивость растений. Они рассматриваются как новые ресурсы для более устойчивого сельского хозяйства.
В условиях растущего спроса на продукты питания, истощения сельскохозяйственных земель, сокращения биоразнообразия и снижения доступности и, что более важно, доступности химических веществ, потребность в биологических препаратах возрастает.
Хотя использование биологических препаратов растет, их доля по-прежнему относительно низка по сравнению с химическими продуктами. Иногда это объясняется более высокой стоимостью биологических препаратов. Однако, по словам исследователя Мохаммадади Собхани, причина заключается в том, что биологические препараты изучены еще меньше, чем химические, и их эффективность на практике часто менее предсказуема. «Биологические препараты не всегда работают одинаково хорошо. Эффективность может варьироваться от отрицательной до положительной в зависимости от сорта. Производители часто делают общие заявления о функционировании биологического препарата, тогда как для таких культур, как картофель или томат, продукт часто тестируется только на одном сорте, и редко на нескольких. В результате фермеры могут видеть разные результаты в повышении урожайности и управлении стрессом, и могут вернуться к более надежным химическим продуктам. Если мы сможем продемонстрировать, что определенный сорт в рамках культуры хорошо реагирует на конкретный биологический препарат, мы повысим вероятность того, что фермеры обретут уверенность в биологических препаратах и начнут использовать их чаще», сказал исследователь.
В эффективности биологических препаратов важную роль играют четыре фактора: тип препарата, окружающая среда, тип стресса растения, против которого применяется препарат, и генетический состав растения. До настоящего времени исследования эффективности биологических препаратов были сосредоточены в основном на самих биологических продуктах и типе стресса растения, и гораздо меньше — на роли окружающей среды и генетики. Однако именно последний фактор может иметь большое значение при определении того, оказывает ли биологический препарат положительное, отрицательное или нейтральное воздействие на растение. «Есть исследования, показывающие, что генетический состав может играть роль, но в них изучалось лишь несколько генотипов. Этого недостаточно для получения адекватных знаний в этой области», отметил Собхани.
Если генетический состав сорта частично определяет эффективность продукта, это означает, что само растение также является частью решения. Тогда возникает вопрос не только: какой биологический продукт подходит для этой культуры? Но и: какой сорт благоприятно реагирует на этот продукт? Это может быть важно для селекционеров. Хотя селекционеры уже отбирают такие признаки, как урожайность, качество и устойчивость к болезням, в будущем они могут также изучать, как сорт реагирует на биологический препарат. В своей статье, опубликованной в журнале Trends Open, издаваемом Cell Press, авторы называют это «недооцененным направлением для повышения надежности биологических препаратов и их более эффективного использования в устойчивых сельскохозяйственных системах». Исследование проводили аспирант Мохаммадхад Собхани и почетный профессор селекции растений Ричард Виссер из WUR.
По словам Ричарда Виссера, непросто продемонстрировать, в какой степени генетика культуры влияет на эффективность биологического препарата: «Каждый сорт обладает различными характеристиками и генами устойчивости к различным болезням и вредителям. Задача состоит в том, чтобы определить, обусловлена ли эффективность продукта его биологическими свойствами или наличием или отсутствием специфических генов устойчивости. На начальном этапе мы надеемся выявить гены или процессы, которые влияют на улучшение или ухудшение состояния растения после применения препарата. Эти знания помогают селекционерам избегать или внедрять определенные гены».
Исследователи начинают эксперименты, в ходе которых изучают влияние двух биологических препаратов на 20-30 различных генотипов картофеля.
Собхани объясняет, почему была выбрана именно эта культура: «Во-первых, картофель — это культура с очень разнообразным генетическим фоном. Это делает его очень подходящим и интересным для генетических исследований. Кроме того, картофель является одной из важнейших продовольственных культур в мире. В то же время, его производство в настоящее время сильно зависит от агрохимикатов. Примерно половина всех химических средств защиты растений в Нидерландах используется для картофеля. Если мы будем знать, в какой степени генетический состав влияет на эффективность биологических препаратов, это может внести важный вклад в выращивание картофеля с меньшей зависимостью от химических средств, даже в условиях органического земледелия».
Виссер надеется в ближайшие годы привлечь к исследованиям селекционеров и других участников отрасли: «Хотя наши исследования пока находятся на начальной стадии, важно уже сейчас ознакомить отрасль с этой идеей. Для многих селекционеров это звучит как что-то из далекого будущего, но они обладают ценным опытом на данном этапе наших исследований и могут предоставить полезную и критическую обратную связь. К счастью, ряд селекционных компаний выразили желание обменяться с нами идеями и мыслями в ближайшем будущем. Для еще более широкого участия мы также надеемся привлечь производителей биологически активных добавок».
Источник: Wageningen University & Research.