Папоротники как древний оберег современного сельского хозяйства
По сравнению со своими дикими родственниками сельскохозяйственные растения сильнее уязвимы перед насекомыми-вредителями, бактериями, вирусами. Наука хотела помочь культурам, но пестициды, которые она изобретала, часто оказывались слишком вредными не только для флоры, но и для фауны, в том числе для самих людей. Тогда ученые приступили к поиску естественных средств защиты. Их источником стали древние растения — самые первые из наземных и те, что уже миллионы лет живут на нашей планете.
Около 20–40 % урожая сельскохозяйственных культур по всему миру уничтожают вредители и болезни растений. Такие цифры приводит CABI — некоммерческая организация, занимающаяся оценкой и поиском путей решения проблем в области сельского хозяйства и экологии. Очевидно, что сокращение урожая напрямую сказывается на обеспечении питанием растущего населения земного шара, поэтому ученые по всему миру ищут выход из создавшейся ситуации. За этим они обратились к старожилам нашей планеты — папоротникам. Исследователям удалось выявить их скрытую пользу — оказалось, что они синтезируют особые белки, которые отпугивают вредителей.
В 1990-х годах исследователи пробовали опрыскивать посевы экстрактами папоротника, но результаты оказались неоднозначными. В 2016 году индийские ученые ввели в хлопок ген папоротника алебардного. Это привело к тому, что растение начало синтезировать белок, отпугивающий вредителей.
Целью индийского эксперимента было найти средство от белокрылки — насекомого, вредящего посевам Фото: © Ferenc Speder / Shutterstock / FOTODOM
В 2019 году ученые обратили внимание на гены белков папоротников Pteris cretica cv. Albolineata, которые защищали тех от гусениц. Пока все нюансы их функционирования не исследованы, при этом известно, что у дальних родственников этого растения есть варианты такого белка. Значит он, скорее всего, возник на ранней стадии эволюции вида — около 300 млн лет назад.
Pteris cretica cv. Albolineata — распространенное комнатное растение, произрастающее в Европе, Азии и Африке
Фото: © ekapol sirachainan / Shutterstock / FOTODOM
С конца 1930-х годов белки, выделенные из бактерий почвы Bacillus thuringensis, стали основой естественной борьбы с вредителями. Долгое время их применяли в форме спрея, но недавно ученые внедрили гены, кодирующие эти белки, напрямую в ДНК растений. В 2019 году трансгенные культуры занимали уже больше 100 млн га.
Прошли десятилетия с появления первых сельскохозяйственных растений с измененным геномом. За это время вредители, против которых выводили новые сорта, мутировали. Среди них становится все больше тех, что преодолевают барьер, выстроенный генной инженерией.
Ученые внедрили выявленные гены кукурузе, отчего она стала устойчивой против совок. Не исключено, что она сможет противостоять и другим распространенным вредителям. Результаты привели к повышенному вниманию к древним растениям. Теперь генетики изучают защитные механизмы печеночников. Параллельно идет исследование защитных свойств грибов.
