Инженерные установки для устойчивости к изменению климата

Изменение климата влияет на то, какие виды растений мы можем выращивать, а также на то, как и где мы можем это делать. В новом наборе статей в журнале открытого доступа PLOS Biology исследуются двойные проблемы создания растений для обеспечения устойчивости к изменению климата и увеличения потенциала связывания углерода. Редакторы PLOS Biology Памела Рональд и Джоанна Кларк представляют редакционную аннотацию, а подробности о других статьях можно найти ниже.

Чтобы решить проблемы сельского хозяйства, вызванные изменением климата и ростом населения, нам необходимо улучшить растениеводство. Эта точка зрения лидеров отрасли, в том числе Кэтрин Фойер, призывает к расширению и совершенствованию государственно-частных партнерств для ускорения открытий в исследованиях сельскохозяйственных культур.

Как мы можем устойчиво кормить наше растущее население по мере изменения климата? Эта точка зрения Меган Мэтьюз утверждает, что путем создания фотосинтеза для увеличения улавливания углерода мы можем смягчить изменение климата и увеличить производство продуктов питания.

Поскольку изменение климата влияет на погодные условия и здоровье почвы, продуктивность сельского хозяйства может резко снизиться. Согласно этой статье Дженнифер Брофи, синтетическая биология может быть использована для повышения устойчивости растений к изменению климата и создания нового поколения сельскохозяйственных культур, если это будет одобрено общественностью.

Можно манипулировать микробиомом в почвах сельскохозяйственных угодий, чтобы ускорить секвестрацию почвенного углерода. Эта точка зрения Ноа Феррера предлагает, как этого можно достичь, и описывает общие шаги, необходимые для разработки, реализации и проверки таких стратегий, основанных на микробиоте.

Из всех видов сельскохозяйственных культур рис обладает наибольшим генетическим потенциалом для адаптации к изменению климата, и образцы из генбанка сыграли решающую роль в создании улучшенных устойчивых к стрессу сортов риса. На этой странице сообщества от Кеннета МакНалли представлены новые инструменты и ресурсы Международного исследовательского института риса для ускорения выявления и распространения генов, обеспечивающих устойчивость к изменению климата.

Наше базовое понимание углеродного цикла в биосфере остается качественным и неполным, что ограничивает нашу способность разрабатывать новые эффективные решения проблемы изменения климата. Как мы пытаемся спроектировать неизвестное? В этой статье Патрика Ши предполагается, что основной вклад синтетической биологии растений в решение проблемы изменения климата будет заключаться не в предоставлении желаемых генотипов, а в обеспечении прогностического понимания, необходимого в первую очередь для разработки целевых генотипов.

Выращиваемые виды имеют меньшее генетическое разнообразие по сравнению с их ближайшими дикими родственниками. Сохранение богатых генетических ресурсов, обеспечиваемых дикими родственниками сельскохозяйственных культур, при одновременном предотвращении вредных вариантов и неадаптивного генетического вклада является серьезной проблемой для постоянного улучшения сельскохозяйственных культур. Эта статья Джеффри Росс-Ибарра поддерживает использование традиционных сортов в качестве посредника между дикими родственниками и современными сортами для увеличения генетического разнообразия сельскохозяйственных культур.

По мере изменения климата будут меняться и отношения между людьми и растениями, которые мы используем для еды, лекарств, жилья, топлива и одежды. Что, как и где мы выращиваем растения, изменятся, как и потенциальные биотические и абиотические стрессы, с которыми сталкиваются культурные растения. В этом сборнике статей рассматриваются стратегии, помогающие растениям адаптироваться к изменению климата, включая древние и современные методы селекции, геномную инженерию, синтетическую биологию и микробиомную инженерию.

Ссылка на журнал:

1. Кларк Дж., Рональд Б.К. (2023) Производство растений для изменения климата. PLoS Biol 21 (7): e3002243. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002243
2. Feuillet C, Eversole K (2023) Для стимулирования инноваций в области генетики сельскохозяйственных культур необходим комплексный системный подход к государственно-частным партнерствам. PLoS Biol 21 (7): e3002181. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002181
3. Мэтьюз М.Л. (2023) Инженерный фотосинтез, природная машина для связывания углерода. PLoS Biol 21 (7): e3002183. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002183
4. Арчибальд Б.Н., Чжун В., Брофи Ян (2023 г.) Политики, генные инженеры и широкая общественность могут работать вместе над созданием растений, устойчивых к изменению климата. PLoS Biol 21 (7): e3002208. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002208
5. Фиерер Н., Уолш К.М. (2023) Можем ли мы манипулировать микробиомом почвы, чтобы усилить секвестрацию углерода на пахотных землях? PLoS Biol 21 (7): e3002207. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002207
6. МакНалли К.Л., Генри А. (2023) Инструменты для использования Международного банка генов риса для селекции сортов, устойчивых к изменению климата. PLoS Biol 21 (7): e3002215. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002215
7. Аламос С., Ши П.М. (2023) Как спроектировать неизвестное: продвижение количественного и прогностического понимания биологии растений и почвы для решения проблемы изменения климата. PLoS Биол 21 (7): e3002190. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002190
8. Флинт Гарсия С., Фельдман М.Г., Дембевольф Х., Мюриэль Б.Л., Росс Ибарра Г. (2023) Бриллианты в не очень грубом материале: скрытое разнообразие диких родословных в геномах сельскохозяйственных культур. PLoS Biol 21 (7): e3002235. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002235