Подпишитесь

Прозрачная почва для выращивания урожая

Недавно разработанная прозрачная почва прольет свет на тайный мир корней растений. Новый материал, изобретенный биологами, физиками и химиками, поможет улучшить урожаи и найти новые способы избежать эпидемий пищевых отравлений.

        Недавно разработанная прозрачная почва прольет свет на тайный мир корней растений. Новый материал, изобретенный биологами, физиками и химиками, поможет улучшить урожаи и найти новые способы избежать эпидемий пищевых отравлений.

        Растения впитывают воду и минералы при помощи корневой системы, которая значительно обширнее, чем надземные части растений. Ученые с удовольствием узнают новое о корнях, но большая часть информации остается спрятанной под землей.

        «В почве предстоит раскрыть еще много нового, и нам еще неизвестно, что именно», - рассказывает биолог-теоретик Лионель Дюпуй из Института имени Джеймса Хаттона в Данди, Шотландия.

        Два года ушло на пробы и ошибки, а именно тщательный подбор кислотности, размеров крупинок и содержания питательных веществ в целом ряде искусственных материалов, подобных почве и увлажняемых специальными жидкими растворами. В результате Дюпуй и его коллеги смогли разработать прозрачную почву, в которой можно выращивать растения. Материал дает возможность создать трехмерное изображение ризосферы – зоны почвы, где развиваются корни растения и связанные с ними организмы.

Прозрачная почва для выращивания урожая

        Почва сделана из гранул размером 350-1600 микрон из синтетического материала, известного как нафион. Благодаря свой способности контролировать поток токопроводящих ионов это вещество часто находит применение в энергетических топливных элементах. Прошлые исследование выявили, что материал имеет еще одно уникальное свойство: на мембранах из нафиона могут развиваться слои бактерий. Кроме того, ученые научились изменять крупинки нафиона таким образом, чтобы связывать ионы, находящиеся в окружающем жидком растворе, имитируя химию естественной почвы.

        Искусственная почва сама по себе непрозрачна. Но когда она насыщается специальным раствором на основе воды, то полученная смесь химических веществ, взаимодействуя друг с другом, начинает преломлять свет, обеспечивая прозрачность. Похожий эффект можно наблюдать, опустив один чистый стеклянный сосуд в другой чистый стеклянный сосуд и наполнив меньшую емкость и пространство между сосудами растворителем для краски. В результате будет казаться, что меньшая емкость исчезла.

        Хотя этот материал и не идеально имитирует настоящую почву, его физические и химические свойства достаточно близки. Независимые ученые уверены, что исследование представляет собой огромный прогресс. Это абсолютно новый способ реалистично взглянуть на корни, который раскрывает возможности для изучения физиологии растений и методов их выращивания, а также для исследования взаимодействия между растениями и микробами.

Прозрачная почва для выращивания урожая

        Дюпуй и его коллеги использовали прозрачную почву, чтобы проанализировать, насколько потенциально смертельной является кишечная палочка во взаимодействии с корнями салата-латука. Хотя кишечная палочка представляет собой полезный микроб в нашем кишечнике, который борется с вредными бактериями и может даже производить необходимые витамины, опасные разновидности могут вызывать серьезные пищевые отравления. Исследователи использовали генетически модифицированный вариант кишечной палочки с зеленым флуоресцентным белком медуз, чтобы наблюдать, как она ведет себя во взаимодействии с салатом. Они обнаружили, что бактерии формируют микро-колонии в корневой зоне, что, очевидно, помогает им выжить вне кишечника.

        «Если нам удастся выяснить пути загрязнения, то мы сможем разработать стратегии и ограничить попадание кишечной палочки в пищевую цепь, - отмечает Дюпуй. – Мы в действительности не понимаем, как кишечная палочка входит в пищевую цепь, особенно в свежие продукты».

        Материал может использоваться для изучения распространения и передачи других инфекций через почву. Например, черви нематоды передают вирусы в урожаи, а с помощью прозрачной почвы можно изучить их пищевые особенности.

        Изобретение может также помочь проанализировать корни различных растений с целью выращивания культур с более эффективными корневыми системами, позволяя, соответственно, уменьшить потребление воды и удобрений. Особенности корней часто не учитываются в программах выращивания растений, так как в условиях почвы очень сложно изучать производительность корневой системы. Прозрачная почва открывает новые возможности в этой сфере. Например, исследователи могут генетически изменить растения, так чтоб основные гормоны роста и другие соединения были обозначены флуоресцентными белками. Это поможет им отследить циркуляцию этих молекул в живых растения и увидеть, как ведут себя корни. В результате удастся выяснить, почему некоторые растения ведут себя лучше других в одинаковых условиях выращивания.

        «Если мы хотим сделать урожаи богаче, а методы ведения сельского хозяйства эффективнее, нам нужно собрать информацию на молекулярном уровне, чтобы разработать улучшенные способы выращивания растений с подходящими корневыми системами», - говорит Дюпуй.

 

Источник: https://econet.ru/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
, чтобы видеть ЛУЧШИЕ материалы у себя в ленте!
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Не бойтесь кого—то потерять. Вы не потеряете того, кто нужен Вам по жизни. Теряются те, кто послан вам для опыта. Остаются те, кто послан Вам судьбой. Фридрих Ницше
    Что-то интересное