Облучение корней молодых растений электричеством ускоряет рост на 50%
Как и нервные клетки человека, растения живут электрическими сигналами. Хотя мы обычно не можем их видеть или чувствовать, эти импульсы электрической активности проходят через ткани растений, вызывая внезапные движения или предупреждая о новых нанесенных ранах. Исследование опубликовано в PNAS.
Теперь исследователи воспользовались этой схемой, чтобы ускорить рост растений, и обнаружили, что электроснабжение рассады ячменя помогает новым побегам расти быстрее.
То, что кажется щекотливым развлечением, на самом деле может стать настоящим благом для поставок продовольствия в то время, когда продовольственная безопасность вызывает растущую озабоченность, на фоне конфликтов и изменения климата.
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, в 2022 году с голодом столкнулись от 691 до 783 миллионов человек, что на 122 миллиона человек больше, чем в 2019 году.
Исследователи уже экспериментировали с электричеством, пытаясь повысить урожайность сельскохозяйственных культур, подвергая ячмень, рассаду гороха и Arabidopsis thaliana, растение из семейства горчичных, воздействию сильных электрических полей.
Чтобы снизить энергопотребление таких приспособлений, шведская команда, стоящая за этим новым исследованием, вместо этого разработала маломощную гидропонную систему, которая подавала небольшое, но постоянное напряжение на проростки ячменя в течение пяти дней.
Гидропонные установки заменяют почву водой, растут круглый год и используют меньше удобрений, чем другие методы ведения сельского хозяйства, поскольку питательные вещества и вода могут перерабатываться через систему.
Гидропоника часто используется для выращивания листовых зеленых овощей в засушливых местах. Другая часть привлекательности гидропоники заключается в том, что системы можно штабелировать для создания компактных вертикальных садов.
Хотя гидропонное земледелие явно имеет множество преимуществ, это лишь одно из возможных решений для повышения продовольственной безопасности, которое особенно подходит для «районов с небольшим количеством пахотных земель и суровыми условиями окружающей среды», говорит автор исследования Элени Ставриниду из Университет Линчёпинга.
Поэтому Ставриниду и его коллеги посадили 5-дневные саженцы ячменя на специально изготовленные подмостки и применили низкое электрическое напряжение в течение пяти дней. Затем им дали возможность вырасти еще за пять дней до сбора урожая.
Для каркаса, который они назвали «eSoil», команда перепрофилировала материал, сделанный из проводящего полимера и целлюлозы, важного компонента стенок растительных клеток.
В среднем у электростимулированных растений было на 50 процентов больше ткани в пересчете на сухой вес, и они были на 30 процентов длиннее, чем нетронутые растения, после 15 дней роста.
Пока неизвестно, как именно устойчивый гул электричества способствует росту растений. Одно из предположений заключается в том, что электрически стимулированные растения каким-то образом более эффективно поглощают питательные вещества.
Однако через 15 дней не было обнаружено различий в содержании азота в проростках, как с электростимуляцией, так и без нее.
В последующих экспериментах исследователи обнаружили, что стимулированные растения перерабатывают нитрат более эффективно, с более низким уровнем неорганического соединения азота, чем их неэлектрифицированные аналоги, что позволяет предположить, что они превратили его в азотсодержащую биомассу.
«Но пока неясно, как электрическая стимуляция влияет на этот процесс», — говорит Ставриниду.
Удивительно, но исследователи обнаружили, что скачок роста рассады произошел не сразу после электрической стимуляции, а через пять дней роста, разрешенных после отключения электродов.
Это говорит о том, что даже короткие и небольшие дозы электростимуляции могут иметь длительный эффект на растения.
«Однако наша работа сосредоточена на рассаде, и поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы показать, влияет ли усиление роста путем стимуляции на ранних стадиях роста на весь цикл роста растений», — говорят авторы исследования.
Есть также гораздо больше факторов, чем рост растений и урожайность сельскохозяйственных культур, которые следует учитывать, если мы собираемся производить достаточно продовольствия для мира и делать это устойчивым образом.
Обсудим?
Смотрите также:
