دانشمندان امیدوارند سویا با ریشه عمیق‌تر بتواند در برابر تغییرات آب و هوایی مقاومت کند و کربن بیشتری را ذخیره کند

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمند محقق Ashish Rajurkar در خاک زانو زده و توده بزرگی از خاک را که در اطراف یک گیاه سویا پیچیده شده است بلند می کند. او تکه‌های زمین را از ریشه‌های گیاه جدا می‌کند، ریشه‌هایی که به‌جای بیرون آمدن به پهلو مانند گیاهان معمولی سویا، مستقیما به سمت پایین شیب می‌کنند.

محققان امیدوارند ریشه هایی مانند این بتوانند به گیاهان در مقاومت در برابر برخی از اثرات تغییرات آب و هوایی کمک کنند و در عین حال کربن بیشتری را از جو بیرون بکشند و آن را در زیر زمین ذخیره کنند. دی اکسید کربن آزاد شده توسط سوزاندن سوخت های فسیلی گرما را در جو به دام می اندازد و تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان را به دنبال دارد.

برای سال‌ها، دانشمندان راه‌هایی را برای حذف بخشی از کربن از جو، از جمله از طریق جذب مستقیم هوا، تغییر در شیمی اقیانوس‌ها، به طوری که آب دریا بتواند کربن بیشتری جذب کند، و احیای جنگل‌ها را بررسی کرده‌اند. اکنون، محققان موسسه مطالعات بیولوژیکی Salk در حال آزمایش هستند که آیا سیستم های ریشه عمیق تر می توانند به ابزار دیگری تبدیل شوند یا خیر.

اما دانشمندان هنوز باید نشان دهند که این ریشه‌ها چه مقدار کربن اضافی می‌توانند در شرایط کشاورزی واقعی ذخیره کنند، چه مدت کربن در زیر زمین باقی می‌ماند و آیا محصولات می‌توانند عملکرد خود را حفظ کنند.

ولفگانگ بوش، مدیر ابتکار گیاهان مهاری مؤسسه، گفت که این موضوع ضروری است.

او گفت: «ما در واقع به سمتی می رویم که بسیار نگران کننده است. "تولید غذای کافی برای افراد کافی سخت تر خواهد شد."

تاد مایکل، پروفسور پژوهشگر در این موسسه، گفت که طی شش سال گذشته، دانشمندان سالک اطلاعات ژنتیکی صدها نسخه از گیاهان معمولی مانند سویا و سورگوم را از سرتاسر جهان کشف کردند و «دایره‌المعارفی» از ژنوم گیاهان را ایجاد کردند.

پس از شناسایی 347 ژن مربوط به ذخیره کربن و رشد ریشه، دانشمندان توانستند DNA گیاهان را ویرایش کنند و ژن هایی با ریشه ایجاد کنند که بیشتر در خاک نفوذ می کنند.

مایکل گفت: "ما می خواستیم از تنوع طبیعی یک گیاه خاص استفاده کنیم." ما فقط باید بتوانیم تلاقی های مناسب را برای وارد کردن این ژنتیک ها ایجاد کنیم."

در طول خشکسالی، آنها امیدوارند که ریشه ها به گیاهان اجازه دسترسی به آب زیر لایه بالایی خاک را بدهند و در عین حال کربن را در دورتر زیر زمین ذخیره کنند، جایی که ممکن است در هنگام کشت و زرع مزارع کشاورزان در برابر انتشار کمتر آسیب پذیر باشد.

محققان همچنین در تلاشند تا ذخیره کربن را با رشد سیستم‌های ریشه‌ای بزرگ‌تر افزایش دهند تا مواد گیاهی غنی از کربن بیشتری در خاک باقی بماند و با افزایش سابرین، ماده چوب پنبه‌مانند در ریشه‌ها که حاوی کربن است و کندتر از بسیاری از بافت‌های گیاهی دیگر تجزیه می‌شود.

محققان فرض می‌کنند که سیستم‌های ریشه‌ای با شکل تندتر ممکن است به کشاورزان اجازه دهد تا محصولات بیشتری را در یک منطقه کوچک‌تر بکارند و به طور بالقوه عملکرد را افزایش دهند.

دانشمندان Salk فکر می‌کنند که ریشه‌های بزرگ‌تر می‌توانند نیتروژن و سایر کودهای بیشتری را جذب کنند، که می‌تواند باعث شکوفه جلبک‌ها و ایجاد محیط‌های کم اکسیژن شود که جانداران دریایی را از بین می‌برد.

بر اساس نتایج آزمایشگاهی قبلی، محققان Salk تخمین می‌زنند که یک هکتار (2.5 هکتار) از گیاهان سویا با ریشه‌های عمیق‌تر و بزرگ‌تر می‌توانند سالانه یک تن بیشتر دی اکسید کربن ذخیره کنند. مدت زمانی که کربن ذخیره می شود بستگی به عمق رشد ریشه ها و محیط اطراف در خاک دارد. بوش گفت که نتایج اولیه این میدان در پاییز امسال انتظار می رود.

در یکی از این مکان‌های مزرعه‌ای در دانشگاه اوربانا-شامپین ایلینوی، سالک در حال رشد گیاهان سویا با ریشه‌های عمیق در زیر سایه‌بانی است که می‌تواند باز و بسته شود تا میزان بارندگی دریافتی گیاهان را کنترل کند و نحوه عملکرد گیاهان را در شرایط خشکسالی آزمایش کند. با استفاده از دوربین های زیرزمینی و تجهیزات سنجش، شرکای پژوهشی در دانشگاه می توانند میزان کربن موجود در خاک را ردیابی کنند و رشد ساختار ریشه را در زمان واقعی مشاهده کنند.

اما هنوز در مورد نحوه عملکرد این گیاهان در خارج از آزمایشگاه تردید وجود دارد. محققان سالک امیدوارند که جمع‌آوری داده‌ها در سایت ایلینویز، همراه با داده‌هایی در میسوری، کانزاس و آیووا، تخمین‌های دقیقی از ذخیره‌سازی کربن و عملکرد محصول ارائه دهد.

بوش گفت: از آنجایی که اکثر پرورش دهندگان گیاهان در گذشته روی سیستم های ریشه تمرکز نکرده اند، ما واقعا نمی دانیم که معامله واقعی چیست. "شما باید آن را در میدان آزمایش کنید."

بوش اذعان می کند که ورود فناوری بذر جدید به مزارع کشاورزان می تواند دشوار باشد. داشتن محصولی که مزایای آشکاری برای کشاورزان و شرکت‌های بزرگ بذر دارد، کلیدی برای پذیرش سریع آن است. وی خاطرنشان کرد که شرکت ها و کشاورزان پس از معرفی این فناوری در کمتر از یک دهه محصولات مقاوم به علف کش ها را اتخاذ کردند.

او گفت: «از لحاظ تاریخی واضح است، اگر شما فناوری جالبی برای یک شرکت بزرگ بذر دارید، خیلی سریع به بازار عرضه خواهد شد.

و پذیرش در مقیاس بزرگ در مزارع مزرعه مورد نیاز است تا تأثیری بر کاهش کربن داشته باشد که دانشمندان سالک می‌خواهند. مطالعه‌ای در سال 2025 که بوش هم‌نویسنده آن بود، مدل‌سازی کرد که اگر محصولات سویا، ذرت، پنبه و کلزا با ریشه‌های عمیق‌تر در کشورهایی که محصولات اصلاح‌شده ژنتیکی در آن‌ها کشت می‌شوند، استفاده شود، حدود یک گیگاتن دی اکسید کربن در سال می‌تواند تا سال 2040 از جو حذف شود.

بر اساس این مطالعه، پذیرش می‌تواند سریع باشد زیرا محصولات با ریشه‌های عمیق‌تر را می‌توان در مزارع مزرعه فعلی با استفاده از زیرساخت‌های کشاورزی و زمین‌های موجود کاشت.

اما بوش همچنین خاطرنشان می کند که توسعه محصول و بذر ممکن است سال ها طول بکشد. او گفت که راه حل های بلندپروازانه نیازمند بودجه سریع است.

او درباره تغییرات اقلیمی گفت: «این مسابقه ای با زمان است. ما با محدود کردن آسیب و عبور از نقاط اوج رقابت می کنیم، جایی که بازگشت از آنجا بسیار سخت تر است.»

دکتری مهندسی نانو از دانشگاه دلفت. محقق منتشر شده و داور مجلات. بینش علمی را به استانداردهای محتوا می رساند. نمایه کامل →