Stebuklingi ryžiai visai planetai ()
Ryžiai itin svarbus maisto šaltinis planetoje: tai trečia pagal dirbamos žemės plotą grūdinė kultūra pasaulyje po kukurūzų ir kviečių, jie sudaro apie penktadalį pasaulyje suvartojamų kalorijų. Daugiau nei pusei Žemės gyventojų (3,5 mlrd. žmonių) ryžiai yra pagrindinis maisto produktas. Tačiau šio produkto auginimas daro didelę žalą aplinkai.
© Unsplash.com
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Su ryžiais susiję daug aplinkosaugos problemų. Jiems auginti reikia apie 40 ％ pasaulio gėlo vandens, o šio vandens naudojimo efektyvumas yra mažas (t. y. ryžių derlius ir vertė beveik nepriklauso nuo vandens kiekio). Ryžių laukai blogina dirvožemį, kurį sunku rekultivuoti. Tačiau svarbiausia, kad auginant ryžius, į aplinką išmetama apie 12 ％ viso pasaulio metano ir 48 ％ visų gamtinių dujų, išmetamų iš dirbamos žemės. Absoliučiais skaičiais tai yra 2,1 mlrd. tonų anglies dioksido, ir šie skaičiai metams bėgant tik didėja. Jei ryžių laukai būtų atskira valstybė, pagal išmetamų teršalų kiekį ji užimtų ketvirtą vietą po Kinijos, JAV ir Indijos!
Todėl mokslininkai jau seniai siekia sukurti ryžių veislę, kuri ne tik duotų geresnį derlių, bet ir sumažintų metano emisiją.
2025 m. vasario pradžioje Švedijos žemės ūkio mokslų universitetas paskelbė apie svarbų atradimą šioje srityje. Mokslininkai nustatė ryžių šaknų išskiriamus cheminius junginius, nuo kurių priklauso, kiek metano augalai išskiria. Ši informacija leido jiems sukurti naują ryžių veislę, kuri išskiria iki 70 ％ mažiau metano.
|
Jau seniai žinoma, kad ryžių laukai išskiria metaną, nes mikrobai skaido organinius junginius, kuriuos išskiria ryžių ir kitų augalų šaknys. Šie junginiai vadinami šaknų eksudatais. Mikroorganizmai jais maitinasi ir savo ruožtu išskiria maistines medžiagas ryžių augimui. Kai kurie šaknų eksudatuose esantys junginiai virsta metanu. Tačiau kurie iš jų? Būtent tai ir reikėjo išsiaiškinti.
© Unsplash.com
Tam mokslininkai palygino dviejų skirtingų ryžių veislių šaknų eksudatus - SUSIBA2, GMO veislės, išskiriančios mažai metano, ir Nipponbare, genetiškai nemodifikuotos kultūros, išskiriančios vidutiniškai daug metano.
SUSIBA2 ryžiai patys savaime yra gerai žinomas mokslinis atradimas. Jį prieš kelerius metus sukūrė Švedijos universitetas, bendradarbiaudamas su Fudziano žemės ūkio mokslų akademija. Įdiegus į ryžius miežių geną, šie ryžiai išskiria 90 ％ mažiau metano nei įprasti ryžiai. SUSIBA2 ryžių cukrų sintezės ir paskirstymo funkcija pakitusi: mažiau anglies (krakmolo) patenka į šaknis, o daugiau - į ryžių „viršūnėles“. Kadangi šaknys gauna mažiau anglies, jos taip pat gamina mažiau metanu virstančio šaknų eksudatų. Tuo pat metu „viršūnėlės“ gauna daugiau. Taigi ryžių derlius gerokai padidėja ir kartu sumažėja jų žalingas poveikis klimatui.
Beje, tas pats pakitęs genas lemia ne tik anglies perskirstymą, bet ir tai, kiek fotosintezės produktų patenka į krakmolą, o kiek į maistines skaidulas (frustiną ir beta gliukaną). Taip galima gaminti ryžius, kurių krakmolo ir maistinių skaidulų kiekis yra individualiai pritaikytas.
Taigi, atlikus naująjį tyrimą, SUSIBA2 ryžiai buvo palyginti su Nipponbare „įprastais ryžiais“ ir nustatyta, kad SUSIBA2 šaknyse susidarė gerokai mažiau medžiagos, vadinamos fumaratu (fumaro rūgšties druskos). Paaiškėjo, kad būtent nuo fumarato kiekio priklauso pagaminamo metano kiekis.
Siekdami patvirtinti fumarato vaidmenį, mokslininkai jo pridėjo į dirvožemį su konteineriuose auginamais įprastiniais ryžių augalais, ir tai iš tiesų padidino metano išsiskyrimą.
Ir atvirkščiai, oksantelio, cheminės medžiagos, kuri padeda suskaidyti fumaratą į fermentus, naudojimas padėjo sumažinti metano emisiją.
Tačiau SUSIBA2 augalai vis tiek gamino mažiau metano nei Nipponbare augalai. Taigi reikėjo išsiaiškinti, kas dar prisideda prie išmetamų teršalų kiekio.
Ir mokslininkai tai išsiaiškino. Jie į dirvožemį aplink ryžių augalus įmaišė etanolio, ir tai sumažino metano emisiją.
Dabar beliko sukurti ryžius, kuriuose būtų daugiau etanolio ir mažiau fumarato.
Ne tik GMO
Ar galima įprastiniais selekcijos metodais išauginti ryžius, kurie išskiria mažai metano ir duoda didelį derlių? Žinoma, taip, ir genetinės modifikacijos nebereikia. Mokslininkai tiesiog sukryžmino didelio derlingumo ryžių veislę su mažai metano išmetančia veisle, kurios šaknų eksudate buvo mažai fumarato ir daug etanolio. Gautas hibridas buvo pavadintas LFHE – Low Fumarate High Ethanol (mažai fumarato ir daug etanolio). Jis išliko labai derlingas (beveik 9 tonos iš hektaro, palyginti su vidutiniškai 4,7 tonos iš hektaro pasaulyje), o metano išskiria 70 ％ mažiau nei pirminė veislė.
Taigi GMO buvo „išravėti iš lygties“ – mat, nepaisant genų modifikavimo metodų ir pačių produktų saugumo, jie vis dar nesulaukia daugelio vyriausybių supratimo. GMO pasitarnavo kaip tyrimų metodai, padėję mokslininkams daug ką suprasti apie ryžių šaknų ir dirvožemio medžiagų apykaitą, todėl dabar galima taikyti tradicinius selekcijos metodus.
Kita tendencija – etanolio ir oksantelio naudojimas siekiant sumažinti metano emisiją kituose ryžių laukuose. Eksperimentai parodė, kad apdorojant dirvožemį šiomis medžiagomis, išmetamų teršalų kiekis sumažėja 60 ％, nepakenkiant pasėliams.
Belieka tik įregistruoti LFHE Kinijoje ir kitose šalyse, kad juos būtų galima auginti komerciniais mastais, ir išmokti į trąšas pridėti oksantelio ir etanolio. Dėl ekstremalių karščių ir kitų atšiaurių oro sąlygų, kurios laukia planetos artimiausiais metais ir dešimtmečiais, reikia naujų atsparių javų veislių, kad būtų sušvelnintas aplinkosaugininkų prognozuojamas badas. Kartu būtina mažinti metano emisijas, kad planeta nebūtų visiškai nualinta. Štai kodėl tokie javai, kaip naujieji LFHE ryžiai, turi didelį komercinį potencialą.
republic.ru
