Азот является ключевым компонентом белков, аминокислот, ферментов, витаминов, хлорофилла и других клеточных компонентов растений, что способствует их интенсивному росту, развитию листьев и фотосинтезу. Недостаток азота приводит к замедлению роста, пожелтению листьев и снижению урожайности плодов.
Избыток азота, в свою очередь, может привести к чрезмерному росту листьев, снижению завязываемости плодов, повышенной восприимчивости к болезням и задержке созревания плодов. Это напрямую касается и томата. В связи с этим докторанты Корнелльского университета Джейкоб Белдинг и Ава Фористек разработали генетически модифицированный «умный» томат, который меняет цвет в зависимости от уровня азота в почве. Когда питательных веществ становится мало, растение активирует ярко-красный пигмент — визуальный сигнал, предупреждающий фермеров о необходимости удобрения.
Технология, получившая название RedAlert Living Sensors, представляет собой новаторский подход к мониторингу томатов, позволяя вмешиваться в ситуацию еще до появления классических визуальных признаков, таких как пожелтение или увядание листьев.
«Мы любим использовать аналогию с собакой, которая скулит, когда голодна. Было бы нелепо ждать, пока вы почувствуете её рёбра, чтобы накормить её», — пояснила Ава Фористек, докторант Корнелльского университета (США).
Инновация, лежащая в основе этого исследования, заключается в естественном механизме растений, отвечающем за определение уровня азота в корневой зоне. Когда корневые датчики обнаруживают дефицит питательных веществ, они передают сигнал всему растению, которое реагирует выработкой красного пигмента.
Кроме того, различные оттенки красного цвета томатов позволяют оценить степень дефицита азота, предоставляя простую и масштабируемую визуальную систему для оценки здоровья помидоров.
«Мы преобразуем сигнал от корней, где растение первым обнаруживает дефицит азота, в видимый цвет, позволяющий нам определить, что растению необходимы питательные вещества до того, как оно достигнет критического состояния», — добавил Джейкоб Белдинг, ещё один докторант Корнелльского университета. Этот проект — RedAlert Living Sensors — стал финалистом престижного конкурса студенческих изобретателей, организованного Национальным залом славы изобретателей, что подтверждает его революционный потенциал в современном сельском хозяйстве. Как отметили исследователи, их разработка позволяет снизить чрезмерное использование азотных удобрений при выращивании «сенсорного» томата.
По данным ФАО (2023 г.), Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, томат является второй по величине сельскохозяйственной культурой в мире после кукурузы, занимая около 16% всех сельскохозяйственных площадей мира и с производством 192 миллионов тонн в год. Питательные свойства томатов, особенно при употреблении в свежем виде, и их кулинарная универсальность привели к увеличению производства за последние десятилетия.
По данным ФАО, в 2023 году мировое производство томатов достигло приблизительно 192 миллионов тонн. С 1961 года, когда производство составляло всего около 28 миллионов тонн, наблюдается значительный рост, отражающий тенденцию к непрерывному увеличению на протяжении десятилетий. Это обусловлено ростом производительности труда в основных странах-производителях, лидером среди которых является Китай, где объем производства в 2023 году составил около 67 миллионов тонн в год (2023 год).
Второе место занимает Индия с объёмом производства около 20 миллионов тонн. На долю Турции приходится около 13 миллионов тонн. Далее следуют Соединённые Штаты Америки, на долю которых приходится около 12 миллионов тонн мирового производства.
Бразилия, хотя и не входит в число крупнейших производителей, играет значительную роль, производя около четырех миллионов тонн томатов в год (2023).
Источник: Tempo.pt. Автор: Тереза Сильвейра.
