Дослідники з Нью-Йоркського університету розробили новаторський спосіб, що дає змогу культивувати кукурудзу з покращеною результативністю використання азоту. За допомогою об’єднання штучного інтелекту і знань про рослинну генетику, вони ідентифікували групи генів, що регулюють здатність культури поглинати азот — один з визначальних факторів врожайності та витрат на підживлення.
Про це інформує ScienceDaily.
Азотні добрива є надзвичайно важливими для вирощування кукурудзи, але складність полягає в тому, що значна частина азоту з них не засвоюється: в середньому тільки 55% добрив використовуються рослиною. Залишок потрапляє в землю та воду, забруднюючи навколишнє середовище, або трансформується у закис азоту — потужний парниковий газ. У США, які є глобальним лідером з виробництва кукурудзи, це викликає значні екологічні та економічні збитки.
Для вирішення цієї проблеми, команда під керівництвом професора Глорії Коруцці створила метод, який поєднує аналіз геному з машинним навчанням. Вони застосували модельну рослину Arabidopsis, генетично пов’язану з кукурудзою, і зіставили реакцію обох видів на азот. Науковці виявили гени, які в обох культурах реагують подібним чином, а також встановили так звані «регулони» — групи генів, що контролюються одним транскрипційним фактором і разом визначають результативність використання азоту (NUE — nitrogen use efficiency).
Потім команда навчила модель ШІ прогнозувати ефективність азотного живлення на основі експресії цих регулонів. У підсумку вдалося відокремити два ключові транскрипційні фактори в кукурудзі (ZmMYB34/R3) і один у Arabidopsis (AtDIV1), які регулюють десятки NUE-генів. Їх протестували в лабораторних умовах, і результати підтвердили: моделі ШІ точно передбачають азотну ефективність польових сортів.
Це відкриває нові перспективи для селекції. Відтепер, замість тривалих польових випробувань, агрономи можуть вже на етапі паростків за допомогою молекулярних маркерів визначати, які гібриди кукурудзи найбільш економно використовують добрива. Це дає змогу не тільки заощадити на азоті, а й суттєво зменшити шкоду навколишньому середовищу.
Університет подав патентну заявку на результати цього дослідження. Над проєктом працювали науковці NYU, Національного університету Тайваню та Міністерства сільського господарства США за підтримки Національного наукового фонду та Національних інститутів охорони здоров’я.
За словами професора Коруцці, штучний інтелект змінює не тільки підходи до генетики, а й майбутнє самої агрономії — де основний акцент робитимуть не тільки на врожайність, а й на продуктивність кожного внесеного елемента.
Источник: www.agroportal.ua