Не пора ли запускать машиностроительные заводы?

В специальном выпуске журнала PLOS Biology рассматриваются синтетическая биология и другие подходы к повышению устойчивости сельскохозяйственных культур к изменению климата и улавливанию углерода.

Изменение климата влияет на виды растений, которые мы можем выращивать, а также на то, как и где мы можем это делать. Чтобы решить сельскохозяйственные проблемы, вызванные изменением климата и ростом населения, нам необходимо улучшить производство сельскохозяйственных культур. Эта точка зрения лидеров отрасли, включая Катрин Фейе, призывает к расширению и улучшению государственно-частного партнерства для ускорения открытий в области исследований сельскохозяйственных культур.

Как мы можем устойчиво кормить наше растущее население в условиях изменения климата? В «Перспективе» Меган Мэтьюз утверждается, что, применяя фотосинтез для увеличения улавливания углерода, мы можем смягчить последствия изменения климата и увеличить производство продуктов питания.

Поскольку изменение климата влияет на погодные условия и здоровье почвы, производительность сельского хозяйства может существенно снизиться. Согласно статье Дженнифер Брофи, синтетическая биология может быть использована для повышения устойчивости растений к изменению климата и создания следующего поколения сельскохозяйственных культур, если общественность ее примет.

Микробиомом почв пахотных земель можно манипулировать, чтобы ускорить секвестрацию углерода в почве. Эта точка зрения Ноа Фирера предлагает, как этого можно достичь, и описывает общие шаги, необходимые для разработки, внедрения и проверки таких стратегий, основанных на микробах.

Из всех видов сельскохозяйственных культур рис обладает наибольшим генетическим потенциалом адаптации к изменению климата, и образцы генного банка сыграли решающую роль в разработке улучшенных, устойчивых к стрессу сортов риса. На этой странице сообщества Кеннета МакНелли освещаются новые инструменты и ресурсы Международного научно-исследовательского института риса для ускорения идентификации и внедрения генов, обеспечивающих устойчивость к изменению климата.

Наше базовое понимание круговорота углерода в биосфере остается качественным и неполным, что лишает нас возможности эффективно разрабатывать новые решения проблемы изменения климата. Как мы можем попытаться спроектировать неизвестное? В этом эссе Патрика Ши предполагается, что основной вклад синтетической биологии растений в решение проблемы изменения климата будет заключаться не в создании желаемых генотипов, а в обеспечении прогнозного понимания, необходимого в первую очередь для разработки целевых генотипов.

Культивируемые виды имеют уменьшенное генетическое разнообразие по сравнению со своими ближайшими дикими родственниками. Сохранение богатых генетических ресурсов, которые предлагают дикие родственники сельскохозяйственных культур, избегая при этом вредных вариантов и неадаптивного генетического вклада, является центральной задачей для постоянного улучшения сельскохозяйственных культур. Это эссе Джеффри Росс-Ибарры поддерживает использование традиционных сортов в качестве промежуточного звена между дикими родственниками и современными сортами для увеличения генетического разнообразия сельскохозяйственных культур.

По мере изменения климата изменятся и отношения между людьми и растениями, которые мы используем для производства продуктов питания, лекарств, жилья, топлива и одежды. Что, как и где мы выращиваем растения, изменится, равно как и потенциальные биотические и абиотические стрессы, с которыми сталкиваются культивируемые растения. В этом сборнике статей рассматриваются стратегии, помогающие растениям адаптироваться к изменяющемуся климату, включая древние и современные методы селекции, геномную инженерию, синтетическую биологию и инженерию микробиома.