Кукуруза из Сьерра-Михе

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Кукуруза из Сьерра-Михе
Научная классификация
Домен:
Эукариоты
Царство:
Растения
Клада:
Цветковые растения
Клада:
Монокоты
Клада:
Коммелиниды
Порядок:
Злакоцветные
Семейство:
Злаки
Подсемейство:
Просовые
Триба:
Бородачевниковые
Род:
Кукуруза
Вид:
Кукуруза из Сьерра-Михе
Международное научное название
Zea mays L., 1753 (азотфиксирующие разновидности описаны Говардом-Яна Шапиро в 1980 году)
Синонимы
К азотфиксирующей кукурузе из Сьерра-Михе относятся три сорта: Rojo, Piedra Blanca и Llano

Кукуруза из Сьерра-Михе (англ. Sierra-Mixe corn) — азотфиксирующие гигантские одомашненные сорта кукурузы, произрастающие на юге Мексики.

Ботаническое описание

У традиционной кукурузы нет воздушных корней, но образуются придаточные

В Сьерра-Михе[англ.] выращивается три сорта азотфиксирующей кукурузы: Rojo, Piedra Blanca и Llano. Все три сорта имеют схожую морфологию[1].

Растения вырастают до высоты более 5 метров (тогда как обычные разновидности кукурузы вырастают до трёх метров) и демонстрируют обширное образование воздушных корней с палец толщиной в каждом узле[1].

В отличие от большинства современных сортов кукурузы, у которых образование воздушных корней прекращается после перехода от ювенильного состояния к взрослому, у кукурузы Сьерра-Михе образование воздушных корней продолжается и после этого перехода, в результате чего их количество увеличивается в 3-4 раза. Примерно в середине развития (июль-сентябрь) эти корни при наличии влаги выделяют значительное количество слизи, богатой арабинозой, фукозой и галактозой. Слизь, вырабатываемая подземными корнями, также содержит высокие уровни фукозы и арабинозы, однако их концентрация составляет примерно половину от концентрации, обнаруженной в слизи воздушных корней[1].

Происхождение и открытие

Кукуруза возникла на юге Мексики, когда её одомашнили из дикого злака под названием теосинте. Данный регион по-прежнему является домом для самого большого разнообразия сельскохозяйственных культур с тысячами уникальных сортов. В 1980 году Говард-Яна Шапиро[англ.] усердно собирал местные сорта по поручению мексиканского правительства, когда услышал о гигантской, покрытой слизью кукурузе. В 2008 году во время повторной экспедиции путём амплификации и секвенирования генов 16S рРНК и метагеномного секвенирования методом дробовика были доказаны азотфиксирующие свойства симбиотических бактерий данной кукурузы[1][2].

Симбиотическая микробиота

Обычно подобный симбиоз наблюдается у бобовых (фасоль, горох — клубеньковые бактерии). Зерновые же культуры (кукуруза, рис), как правило, им не обладают. Обильно покрытые сахарной слизью, воздушные корни кукурузы Сьерра-Михе защищают от кислорода диазотрофных симбиотических бактерий и питают их[3][4][5], а те в обмен удовлетворяют от 29 до 82 % потребностей растения в азоте[1].

Значение и применение

Срок созревания данной кукурузы составляет около восьми месяцев, что делает коммерческое выращивание нецелесообразным[2]. Создание на основе кукурузы Сьерра-Михе сортов, обладающих обычным трёхмесячным жизненным циклом, могло бы стать существенным прорывом для сельского хозяйства[6] и в вопросе защиты природы, так как интенсивное применение азотных удобрений может приносить вред окружающей среде[7] (к примеру, американским фермерам ежегодно приходится вносить более 6,6 миллионов тонн азота в посевы кукурузы в виде химических опрыскиваний и навоза[2]). Такой симбиоз у кукурузы Сьерра-Михе делает её уникальным растением: появляется надежда на выведение других фиксирующих азот селекционных сортов кукурузы без привлечения генной инженерии и переноса большого количества генов, что является довольно сложным процессом.

Важным аспектом исследования стало зафиксированное на бумаге сотрудничество с общинами Сьерра-Михе. Учёные Калифорнийского университета в Дейвисе, занимающиеся изучением кукурузы Сьерра-Михе, заключили юридические соглашения с правительством Мексики, чтобы гарантировать, что любые выгоды от их исследований (и их последующей коммерциализации) будут переданы сообществу под эгидой Нагойского протокола[англ.], международной структуры, призванной противодействовать биопиратству.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Allen Van Deynze, Pablo Zamora, Pierre-Marc Delaux, Cristobal Heitmann, Dhileepkumar Jayaraman, Shanmugam Rajasekar, Danielle Graham, Junko Maeda, Donald Gibson, Kevin D. Schwartz, Alison M. Berry, Srijak Bhatnagar, Guillaume Jospin, Aaron Darling, Richard Jeannotte, Javier Lopez, Bart C. Weimer, Jonathan A. Eisen, Howard-Yana Shapiro, Jean-Michel Ané, Alan B. Bennett. Nitrogen fixation in a landrace of maize is supported by a mucilage-associated diazotrophic microbiota (англ.) // PLOS Biology. — 7 авг. 2018 г.. — Vol. 16, iss. 8. — P. e2006352. — ISSN 1545-7885. — doi:10.1371/journal.pbio.2006352. Архивировано 17 августа 2023 года.
  2. ↑ 1 2 3 Yong, Ed The Wonder Plant That Could Slash Fertilizer Use (англ.). The Atlantic (9 августа 2018). Дата обращения: 28 августа 2023. Архивировано 12 июля 2023 года.
  3. ↑ Jason Daley. The Corn of the Future Is Hundreds of Years Old and Makes Its Own Mucus. smithsonianmag.com (10 августа 2018). Дата обращения: 29 сентября 2023. Архивировано 2 октября 2023 года.
  4. ↑ BY MARTHA PSKOWSKI. Indigenous Maize: Who Owns the Rights to Mexico’s ‘Wonder’ Plant? e360.yale.edu (16 июля 2019). Дата обращения: 29 сентября 2023. Архивировано 2 октября 2023 года.
  5. ↑ Ed Yong. The Wonder Plant That Could Slash Fertilizer Use. theatlantic.com (9 августа 2018). Дата обращения: 28 августа 2023. Архивировано 12 июля 2023 года.
  6. ↑ Myriam Charpentier, Giles Oldroyd. How close are we to nitrogen-fixing cereals? // Current Opinion in Plant Biology. — 2010-10-01. — Т. 13, вып. 5. — С. 556–564. — ISSN 1369-5266. — doi:10.1016/j.pbi.2010.08.003. Архивировано 17 февраля 2015 года.
  7. ↑ Sicheng Du, Zhongxue Zhang, Peng Chen, Tiecheng Li, Yu Han, Jian Song. Fate of each period fertilizer N in Mollisols under water and N management: A 15N tracer study // Agricultural Water Management. — 2022-10-01. — Т. 272. — С. 107872. — ISSN 0378-3774. — doi:10.1016/j.agwat.2022.107872.

Ссылки