Космонавти зможуть вирощувати томати в космосі

Крихітні рослини томатів, розроблені в Каліфорнійському університеті в Ріверсайді, могли б годувати астронавтів на Міжнародній космічній станції. Рослини мають мінімальну кількість листя і стебла, але як і раніше дають достатньо плодів, що робить їх потенційно продуктивною культурою для вирощування в будь-якому місці з обмеженими ґрунтовими і природними ресурсами.

Тепер, завдяки гранту , що фінансується НАСА, дослідники UCR допрацюють помідори, щоб зробити їх також унікально придатними для вирощування в космосі. Технологія може бути застосована також до інших рослин для розробки набору культур для сільського господарства на Міжнародній космічній станції і майбутніх космічних колоніях.

Роберт Джінкерсон, доцент кафедри хімічної та екологічної інженерії в Технічному коледжі ім. Марлана і Розмарі Борнс і Марта Орозко-Карденас, директор Дослідницького центру з трансформації рослин в Коледжі природних і сільськогосподарських наук, використовуватимуть дворічний грант в розмірі 800 000 доларів США, щоб продовжувати зменшувати розміри мініатюрних рослин, розробляти їх для поліпшеного фотосинтезу, вирощувати їх в контейнері, що імітує умови на Міжнародній космічній станції, аналізувати поживну цінність фруктів і проводити смакові тести.

Спочатку Орозко-Карденас використовував технологію редагування генів CRISPR-Cas9, щоб зменшити розмір звичайних рослин томата і зменшити співвідношення листя і стебел до плодів.

«Протягом кількох років я вивчав сімейство генів, що беруть участь у репарації ДНК, ранньої реакції на стрес, поділ клітин, диференціювання і зростання рослин. Було дуже цікаво побачити, як одна зміна бази в одному з генів може надати такий вплив на ріст і розвиток рослин », - сказала вона.

До 2050 року на планеті буде дев'ять мільярдів чоловік, але площа орних земель зменшується. На той час світове виробництво продовольства має подвоїтися, щоб задовольнити потреби в продовольстві. Зміна клімату ще більше ускладнює проблему.

«Моя мета завжди полягала в тому, щоб вирощувати сільськогосподарські культури, які могли б прогодувати зростаюче населення планети на меншій кількості сільськогосподарських угідь», - сказав Орозко-Карденас.

Більшість фруктів і овочів дають більше неїстівних листя і стебел, відомих як біомаса, ніж їстівні фрукти або овочі. Невеликі рослини з більш їстівними частинами, ніж біомаса, можуть виробляти великі кількості їжі на невеликих ділянках і в приміщеннях, таких як вертикальні міські ферми. Проте, вертикальні системи землеробства, як правило, вирощують листову зелень, тому що їм важко підтримувати більші плодові рослини, такі як помідори.

На додаток до своїх невеликих за розмірами помідорів UC Riverside мінімізують споживання ресурсів і енергії, виробляючи фрукти швидше, ніж звичайні рослини.

Риси, які роблять помідори придатними для вирощування в вертикальних міських фермах на Землі, з кількома невеликими змінами, можуть також зробити їх придатними для вирощування на Міжнародній космічній станції, де астронавтам потрібні свіжі фрукти і овочі.

«Коли я вперше побачив ці крихітні помідори, зростаючі в лабораторії Марти, я просто знав, що ми повинні доставити їх на космічну станцію», — сказав Джінкерсон.

Однією з необхідних модифікацій є збільшення швидкості фотосинтезу, що дозволяє рослинам виробляти кисень і перетворювати вуглекислий газ в їжу. Вдосконалений фотосинтез допоможе замінити вуглекислий газ в повітрі космічної станції свіжим киснем, покращуючи якість повітря і стійкість людського життя в космосі.

Ці підходи до редагування генів можуть також застосовуватися до багатьох інших культур для використання тут, на Землі, які можуть допомогти нагодувати зростаюче населення, а також наблизити людину на один крок до постійних поселень в космосі.

«Більшість досліджень рослин вже зосереджено на оптимізації посівів для вирощування поза поліями, що відкриває багато можливостей для проектування рослин для штучного середовища, наприклад, в космосі або теплицях», - сказав Джінкерсон.