Некоторые ученые считают, что сельское хозяйство началось с момента вскапывания огорода (выжигания леса, как вариант) и собирания того, что на нем наросло естественным образом (вроде как австралийские аборигены выжигали кусок степи, который естественным образом заростал именно теми травами, которые можно было есть). Однако другие ученые считают, что процесс доместикации начался с момента, когда часть урожая начали оставлять для искусственного засева на следующий сезон, причем сильно ускорилась тогда, когда наш предок из Неолита догадался оставлять как раз лучшие семена. Предок еще не знал генетических законов, но уже вовсю изменял генотип культурных растений целенаправленным отбором определенных генов.

Теперь, когда человечество вслепую повыводило кучу разных сортов, а у генетиков появилось достаточно методов для анализа наследственного материала, стало интересно посмотреть, какие именно гены отселектировались в процессе искусственного отбора, что так радикально повлияли на архитектуру культурного растения. Для того, чтобы проследить путь от исходного пункта доместикации до современного сорта, палеоботаники и генетики собирают и классифицируют все, что каким-то образом похоже на дикого предка. Затем сравниваются морфологические и другие показатели и вуаля, неприметная травка называется предком риса.

Вообще-то палеоботаника сама по себе вещь увлекательная не меньше, чем раскопка черепков. Сама история с кукурузой яркий пример тому, как комбинирование археологических находок и генетического анализа позволило проследить пути доместикации растения. Как видно из рисунка, сложно предположить, что травка с крохотным початком и современная кукуруза это генетически очень близкие организмы. Эта трава называется теозинте и растет в Южной Мексике. Самые старые археологические находки семян кукурузы датируются около 4 тыс лет до Н.Э. и находятся в 400 км от современного ареала произрастания теозинте. ДНК анализ самых различных сортов кукурузы позволил реконструировать процесс доместикации и распространения культурной кукурузы по американскому континенту, есть мнение, что человечество делало неоднократные независимые попытки доместикации кукурузы.

Практически таже история касается пшеницы и риса. Предок современной пшеницы произрастает на юговостоке современной Турции, а всего 200 километров южнее археологи обнаружили черепки древние (7 тыс. лет до Н.Э.)хранилища пшеницы и ячменя. Распростанение культурной пшеницы по Европе отследили уже генетики и пути четко прослеживаются. С рисом чуть запутаннее история. Самые ранние археологические свидетельства о культурном рисе уходят корнями в 5 в. до Н.Э. на берега Янцзы. Однако генетический анализ отодвинул момент окультуривания на тысячу-другую лет назал. Проблема в том, что найденные древние зерна риса трудно внешне определить, то ли это японский (кругленький липкий суши-рис), то ли индийский (длинный, тонкий, сухой). Тут опять генетики подсуетились и говорять, что они посмотрели на ДНК и уверены, что японский и индийский рис это продукт независимых подходов в одомашнивании и, вероятнее всего, индийский начали одомашнивать в Гималаях.

Однако вернемся к генам. Если у нас есть что-то похожее на дикого предка и культурный сорт, то можно посмотреть, какие гены отличаются и какие именно гены привели к тому, что у нас появилась такая классная кукуруза. Я не буду останавливаться на методах. Скажу только, что этим занимаются те самые популяционные генетики, которые сравнивают геном человека или митохондрий. Лучше мы посмотрим, что там человечество наломало в геноме диких предков.

Ген Teosinte branched1, как видно уже из названия, отвечает за кустистость травки теозинте, предка кукурузы, в то время, как у современная кукуруза предпочитает не ветвиться, а расти ввысь. Во-первых, этот ген есть как и у теозинте, так и у кукурузы. Причем сам по себе не мутировал. Но вот работает он у кукурузы намного сильнее, так что явно поломалось что-то up-stream, что его должно подавлять. Но это не важно. Вопрос в том, что он вообще делает. А как выяснилось, он сам регулятор работы генов, которые контролируют клеточный цикл в меристеме.

Ген Fruitweight2.2 (гляжу, названия генов становятся все веселее) контролирует размер плода у томатов. Точно его функция неизвестна, однако он очень смахивает на ген, отвечающий за развитие рака у человека. Вероятно, что он тоже влияет на клеточный цикл. Точно также, как и ген Teosinte branched 1, этот ген сам по себе не мутировал, а что-то поломалось в регуляторах, которые включают или выключают работу этого гена.

Ген Teosinte glume architecture1 регулирует размер колоска, размер зерна, трехмерную структуру и возможно еще что-то у кукурузы. Он как раз поломался, в процессе селекции заменилась всего одна аминокислота в белке и такой эффект. Ген оказался регулятором целого каскада других генов. Вот мне всегда интересно, те, кто говорят о скорости мутаций и фиксировании изменений, они вообще понимают, что иногда целый ген можно вырубить и ноль-эффекта (у растений, кстати очень часто), а иногда замена одной аминокислоты и такой эффект? Да, это когда поломать регуляторы работы других генов (транскрипционные факторы).

Ген shattering4 ответственный за то, что зерна не выпадают из колоска, как у дикого риса, а остаются прилеплеными к колоску. Это опять таки решила всего одна аминокислотная замена в белке, который кодирует этот ген. Ну да, и если вы спросите, что он делает, то я скажу, что это тоже регулятор работы других генов. Закономерность уже улавливаете?
Ген Q (это я поторопилась хвалить названия), отвечает за то, что колосок у пшеницы заметно укоротился и зерно перестало выпадать. Что делает ген? Угадайте. Правильно, регулятор работы других генов. Причем сам не мутировал, мутировал его собственный регулятор.

Продолжать не буду, уже и так ясно, что из тех немногих генов, которые удалось определить как те, на которые была направлена селекция человека, являются регуляторами не одного, а многих самых разных генов. Что дало нам это сакральное знание? А вот что, во-первых это поможет селекционерам в будущем целенаправленно знать, какие процессы можно поменять, чтобы получить желаемый эффект. Во-вторых, берем дикое неодомашенное растение, меняем там тот же самый ген и получаем в короткие сроки новое ускоренно-"одомашенное". И наконец, смотрим, что мы потеряли в процессе селекции.

 
Я сейчас вам замечательный пример приведу. Селекционеры давно пробуют поднять жирность кукурузы. С момента одомашнивания кукуруза заметно увеличила початок, но при этом потеряла в жирности. Взяли генетики теозинде, смотрят, а там с жирностью все в порядке. Сравнивают гены, так и есть, пока индейцы отбирали зерна покрупнее, случайно поломался ген диацилглицерол ацилтрансферазы, которая подсобляет в синтезе жиров. Берем ген, "чиним" (да-да, ГМО например, из кукурузы в кукурузу перенести здоровый ген). Или еще пример. "Золотой рис" проблему дефицита витамина А не решил? Не решил. Так что надо продолжать поиски, как заставить кукурузу его продуцировать. В то время как в ""золотой рис" перенесли целый путь синтеза каротина, то выяснилось, что предок кукурузы был сам по себе вполне богат на витамит А, и опять таки, в процессе доместикации поломался ген ликопен эпсилон синтазы, учавствующей в синтезе витамина А, который тоже можно в принципе" починить".
Работы на будущее хватает. Например пшеница в процессе одомашнивания где-то потеряла 50% содержания белков. Дикие виды опять таки намного устойчивее к погоде и вредителям. Так что улучшать еще и улучшать. Чем мы хуже предка из неолита.

Рускоязычный источник

Англаязычный источник

После подобной экзекуции божья коровка остается живой, приступая к завершающей части миссии. В период созревания кокона (6–9 недель) зомбированное насекомое в красном пятнистом камуфляже, покачиваясь из стороны в сторону, становится хранителем кокона, снижая риск нападения таких насекомых как златоглазка. Поразительно, но после стольких мучений 25% божьих коровок остаются живы и возвращаются к прежнему образу жизни. Это обуславливается тем, что личинка находясь внутри жука питается жировой тканью, не трогая жизненно необходимые органы.

Рускоязычный источник

Источник

Каждый день, с помощью вакуумной сеялки на плиты минеральной ваты высевается 1200 семян, плиты затем ставят в пластиковые лотки и переносят их в рассадную комнату. Для поддержания необходимой влажности для семян, эти поддоны в течение трех дней накрыты прозрачной пластиковой крышкой. Кроме того, после посева, поддоны на протяжения суток находятся под светонепроницаемой крышкой, для стимуляции прорастания. Через 6 дней после посева происходит сортировка, удаляются слабые и маленькие саженцы. После 12 дней в рассадном отделение сеянцы переезжают в теплицу. В теплице из пересаживают на новое место. Каждый сеянец помещается в отдельную ячейку на плоте из экструдированного пенопласта, который плавает на поверхности бассейна с раствором. В течение 10 последующих дней растения растут на этих плотах, затем их пересаживают еще раз в такие же плоты, но расстояние между саженцами становится больше. До последней пересадки растения выращивают 14 дней. Из 1200 семян, которые посеяли, 12 дней спустя в теплицу пересаживают 960 саженцев, а через 22 дня остается 945 растений. Окончательный вес салата составляет 150 грамм и созревает он на 36 день после посева семян.

Плиты из минеральной ваты, размером 7 на 14 ячеек, перед посевом увлажняются водопроводной водой. Затем их помещают в пластиковые лотки для удобства транспортировки.

С помощью небольшой вакуумной сеялки семена высеваются на плиты минеральной ваты. Маленькие отверстия в сеялки соответствуют отверстиям на вате.

Сеялка перед переворотом проверяется, необходимо, что бы в одной ячейки было только одно семечко. Это делают прямо перед непосредственной посадкой.

Пластиковые лотки с саженцами выставляют в рассадную комнату на специальные столы, которые поливаются по принципу прилив/отлив. Пластиковые поддоны с прозрачными крышками стоят только первые три дня для поддержания высокой влажности, затем крышки снимают.

Рассадные лотки находятся на специальных столах, растения поливаются снизу, по принципу прилив/отлив. Бак с питательным раствором находится прямо под столом. Как мы видим, некоторые лотки покрыты прозрачной крышкой, это делается для поддержания высокой влажности в период прорастания семян.

Рассада крупным планом на минеральной вате.

После 12 дней саженцы из рассадной комнаты переезжают в теплицу на плоты из пенополистирола. Саженцы помещаются в голубые пластиковые кольца, которые легко помещаются и вытаскиваются из плотов. Благодаря этим кольцам пересадка на новые плоты проходит более быстро и при этом не травмируется корневая система.

Саженцы в теплице крупным планом на плотах.

Пенополистирольные плоты с рассадой расположенные на поверхности питательного раствора в одном из четырех бассейнов.

Через 10 дней после высадки саженцев на плоты они уже подросли и начинаю друг друга затенять. На фото ниже вы видите как достают один из плотов для пересадки.

Последняя пересадка салата на прямоугольный плот, теперь на нем будет всего 21 растение. Здесь вы как раз видите как происходит пересадка на последний плоты, расстояние ячеек у которых самое большое.

Растения помещаются в бассейн еще на 14 дней. В общей сложности от семечки до готового продукта проходит 36 дней.

Спустя 36 дней с момента посева получаем готовый урожай. Каждый пучок салата весит порядка 150 грамм.

Сбор 36-дневных салата.

Собранный салат достают из плотов, отрезают корни и помещают в полиэтиленовые пакеты.

Свежеубранный салат помещают в коробки, в три слоя по восемь штук. Ящики на поддонах помещаются в холодильник для хранения при температуре 1-3 градуса на 24 часа, что бы удалить эффект так называемого теплового поля.

Продолжение следует…

Переведено и подготовлено к публикации администрацией ресурса Ponics.ru

По всей длине северной стороны теплицы была построена пристройка, в которой будут располагаться различные технические помещения. Там будет находиться комната для работы, хозяйственное помещение, рассадная комната, холодильная камера для хранения готовой продукции, комната отдыха, погрузочная платформа, рабочий кабинет с компьютером. В главной части помещения так же находятся растворный узел, комната для мойки продукции, упаковки, комната посева семян и место хранения жидкого кислорода. Специальная метеорологическая станция крепится к крыше, она показывает температуру, влажность, скорость ветра и его направление, так же там установлен датчик освещенности.

Рассадник.

Для выращивания рассады используют комнату размером 6,1 метра на 7,3. Лотки, в которых посажены семена рассады, находятся на специальных стола, полив осуществляется три раза в день по 15 минут, по принципу прилив / отлив. Температура в комнате поддерживается на уровне 24 градусов, которую поддерживает специальная кондиционерная установка. Натриевые лампы высокого давления, которые используются в рассадном отделение дают равномерный свет, который примерно равен 350 мкмолям. Для освещения рассады используются лампы по 600 ватт, которые имеют специально сделанную на заказ колбу для охлаждения. Через эту колбу прогоняется вода, которая поглощает примерно половину всего тепла выделяемые лампой, при этом не значительно снижая световой поток. Через лампу проходит порядка 75 литров воды в час и температура воды проходящей через колбу повышается всего на 2-3 градуса. Затем эта вода перекачивается в специальный чиллер, который охлаждает нагретую воду до 30 градусов. Чиллер расположен на улице. Это сделано для того, что бы вырабатываемый им теплый воздух при охлаждении не нагревал температуру в помещение. Так же в рассаднике используется двуокись углерода, для повышения скорости роста рассады.

Установка деревянного каркаса для крыши и стен

По периметру стен главного здания устанавливается изоляция на глубину 60см. Эта изоляция обеспечит эффективную защиту от теплопотерь.

Обшивка стен холодильных камер, которые находятся в главном здании. Обратите внимание на желтую изоляцию, это минеральная вата, которой обшиты стены, потолок обшит металлическими сайдинг панелями. Минеральной ватой так же обшит и чердак, прямо над металлическими панелями.

Внутри этого здания построено подсобное помещение. Так как эта комната предназначена для расположения в ней газовых котлов, она должна отвечать всем правилам пожарной безопасности. По этому, стены сделаны из бетонных блоков.

В построенной комнате установлены два газовых котла для отопления мощностью 350 кватт каждый.

Общий вид рассадника в главном здание.

Комната, в которой отслеживают и управляют микроклиматом в теплице.

Готовая холодильная камера, в которой достаточно места для хранения готовой продукции в течение нескольких дней.

Основные работы по строительству внутри главного здания в полном разгаре. Теплица расположена с левой стороны.

Место в главном здании где моют пенополистирольные плиты в которых растет салат. Моют их слабым раствором хлорки, затем их тщательно всполаскивают водой.

Дверь входа в здание, которая смотрит лицом на восток и погрузочная эстакада, для загрузки урожая.

Коммунальные услуги, такие как электричество, газ, вода и телефон были подведены к зданию с западной стороны. Обратите внимание на метеостанцию, которая расположена на верху здания, напомни она мерит такие параметры как: температуру воздуха, влажность, освещенность.

C северной стороны главного здания на улице расположен бак с диоксидом углерода, рядом, с права, стоит холодильная установка. С помощью специального испарителя, из жидкого диоксида углерода делают газ и направляют его к растениям. Обогащение воздуха диоксидом углерода используется для увеличения скорости роста сельхоз культур.

Это баллоны с жидким кислородом, который добавляется в циркулирующий раствор в каждый из четырех бассейнов. Автоматический клапан в центре, необходим для переключения баллонов, когда в одном из них заканчивается газ.

Специально сделанные на заказ лампы с водяным охлаждением на 600 ватт. Вода подается во внешнюю колбу. Таким образом, проходящая вода через колбу забирает часть тепла от основной лампы. Обратите внимание на расположение впускных и выпускных отверстий по сторонам колбы.

Вид с сзади ламп расположенных в рассадной камере. Лампа с отражателем встроены в специальную панель, которая является частью подвесного потолка. Обратите внимание на черные шланги, по ним как раз течет вода, которая охлаждает лампу. Тяжелый балласт находится дальше от лампы и расположен не на подвесном потолке, а на более надежной поверхности.

Лампа с водяным охлаждением в работе.

Вид лампы с отражателем на одной из потолочных панелей с низу из комнаты проращивания

Рециркуляционная охладительная установка, куда отводится вода от лампы из рассадника для охлаждения.

Датчик углекислого газа и реле. Датчик передает показания из места где выращивается рассада на компьютер и тогда срабатывает реле открывающее клапан для подачи СО2 к растениям. Подобная установка находится и в теплице, для поддержания оптимального значения СО2.

Продолжение следует…

Переведено и подготовлено к публикации администрацией ресурса Ponics.ru

Cornell University в 1991 году принимал участие в программе по исследованию выращивания овощей в теплице на гидропонике. С самого начала, цель программы была разработка систем для получения свежей, высококачественной зелени, без пестицидов и что бы цены на овощи были близкими к рыночной. Производство салата круглогодично стало возможным лишь благодаря четкому контролю за микроклиматом в теплице и обеспечению растений необходимым количеством СО2. Сложнее всего было в темные зимние месяцы, где приходилось включать досветку и дополнительный обогрев, все это делалось для поддержания темпов роста продукции. Для доказательства семилетних исследований и было принято решение построить эту демонстрационную теплицу принцип выращивания которой, будет на основе плавающих платформ. Строительство теплицы было начато в марте 1998 года и закончено в апреле 1999 года.

Объем производства салата в день при полной загрузки составил 945 штук и так семь дней в неделю. Рост салата занимает 36 дней от семечка до сбора готовой продукции, средний вес собранного салат составляет 150 грамм. После строительства и сдачи теплицы в эксплуатацию все происходящее в ней было под пристальным вниманием общественности. Cornell University  владеет всем не обходимым для подготовки специалистов в области овощеводства. Предполагается, что демо теплица послужит новым толчком в развитие высоких технологий в области выращивания овощей в Нью-Йорке и за его пределами Спроектированная и построенная теплица состоит из двух частей. Первая часть это рассадное отделение общей площадью 360 квадратных метров. Вторая часть, вегетационная область общей площадью 750 квадратных метров. Особое внимание уделяется контролю за окружающей средой, в проекте были использовано водяное охладительное оборудование, которое охлаждало воздух в помещениях, для досвечивания были использованы высокопроизводительные натриевые лампы высокого давления. Строительство было организованно полностью на спонсорские деньги. Семена салата были подарены компанией Rijk Zwaan.

В качестве исследований салат выращивался на двух видах гидропоники: первый, техника питательного слоя (NFT) и второй, выращивание салат на плавающих платформах(FH – floating hydroponics). Так для выращивания салата система FH имеет ряд преимуществ перед NFT: 1) дешевле в установке 2) легкое передвижение культур по теплице 3) большая емкость для питательного раствора это отличный буфер при изменениях pH и отличный запас питательных веществ 4) непосредственный контакт раствора с корнями, что дает дополнительную защиту в случае если выйдет из строя насос для подачи раствора в лотки. Таким образом FH система была выбрана в качестве экспериментальной.

Труд

Полный рабочий день на объекте проводят всего два рабочих, есть еще один, но у него плавающий график и не полная занятость. Рабочая неделя распределена таким образом, что бы объект работал семь дней в неделю. В начале каждого дня собирается 945 растений, что бы освободить место в бассейне под следующую партию рассады. В настоящее время иногда приходится оставлять третьего работника на полный рабочий день, для того, что бы успеть сделать всю необходимую работу в теплице. Тем не менее, в итоге планируется оставить всего двух штатных работников. Некоторые рутинные задачи изучаются и ищется возможность для механизации этого труда.

Планы на будущее

С июня 1999 года, в демонстрационной теплице было начато выращивание салата и вся выращенная продукция была продана в местные супермаркеты и местным оптовикам. Было проведен экономически и маркетинговый анализ для оценки производительности системы выращивания салата. Анализ дал возможность понять на сколько оправданно строительство таких комплексов и выращивание салатов в них, так же этот анализ был полезен и супермаркетам, которые поняли, что наличие таких комплексов сможет обеспечить их свежей зеленью в течение всего года. Появилась даже идея о организации подобной фермы на территории супермаркета, что бы посетители могли видеть, что продаваемая продукция собирается действительно сегодня и прямо с “грядки”.

Продолжение следует…

Переведено и подготовлено к публикации администрацией ресурса Ponics.ru