Картофельная цистообразующая нематода – опасный вредитель. Эти микроскопические черви живут в почве, проникая в корни молодых растений картофеля и снижая урожай на 70%. От них также сложно избавиться: яйца защищены внутри тела женской особи, которое после смерти превращается в цисту, она может годами сохраняться в почве.
Новейшие исследования показали, что простой мешочек из бумаги, сделанный из волокон банана, препятствует вылуплению цистообразующих нематод и не позволяет им найти корни картофеля. Новый метод увеличил урожайность в пять раз в ходе испытаний на мелких фермах в Кении.
«Это важная часть работы», — говорит Грэм Тиле, директор по исследованиям Международного центра картофеля. Но «предстоит еще много работы, чтобы превратить это из хорошей находки в реальное решение для фермеров в Восточной Африке», — предупреждает он.
Почвенные нематоды являются проблемой для многих видов сельскохозяйственных культур. Для картофеля золотистая нематода (Globodera rostochiensis) представляет всемирную угрозу. Растения с зараженными, поврежденными корнями имеют желтоватые, увядающие листья. Такой картофель мельче и часто сильно поврежден, поэтому его невозможно продать. В странах с умеренным климатом с нематодой можно бороться, чередуя картофель с другими культурами, опрыскивая почву пестицидами и высаживая сорта, устойчивые к инфекции.
Эти подходы пока не применимы во многих развивающихся странах, отчасти потому, что пестициды дороги, а устойчивые сорта картофеля недоступны для тропического климата. Кроме того, мелкие фермеры, которые могут неплохо зарабатывать на продаже картофеля, часто неохотно чередуют посадки картофеля с менее ценными культурами.
В Кении картофельная цистообразующая нематода расширила свой ареал и процветает. «Плотность нематод невероятно высока», — говорит Дэнни Койн, эксперт по нематодам из Международного института тропического сельского хозяйства. Это приводит к дополнительной проблеме потери биоразнообразия: фермеры, выращивающие картофель, вырубают леса, чтобы создать новые поля, свободные от нематод.
Идея о том, что банановая бумага может помочь фермерам избавить почву от нематод, возникла более 10 лет назад. Исследователи из Университета штата Северная Каролина искали способ помочь фермерам в развивающихся странах безопасно доставлять небольшие дозы пестицидов. Они экспериментировали с различными материалами и обнаружили, что лучше всего работает бумага, сделанная из банана. Его трубчатые пористые волокна медленно выделяют пестициды в почву в течение нескольких недель, прежде чем разрушатся. К тому времени растение достаточно развилось, так что даже если оно и заразится, у него уже будет здоровая корневая система.
В полевых испытаниях исследователи добавили в бумагу абамектин, пестицид, убивающий нематод. Они также посадили картофель в банановую бумагу без абамектина в качестве контроля. К их удивлению, эти растения развивались почти так же хорошо, как растения в бумаге с пестицидной пропиткой. Койн рассказал об этом загадочном результате коллеге, экологу-химику по имени Болдуин Торто, изучающему взаимодействие между вредителями и растениями в Международном центре физиологии и экологии насекомых.
Вместе с Джульеттой Очола, теперь аспиранткой Университета штата Северная Каролина, Торто провел несколько экспериментов, чтобы выяснить, что происходит. Они обнаружили, что банановая бумага содержит ключевые соединения, выделяемые корнями молодых растений картофеля, некоторые из которых привлекают почвенных микробов, приносящих пользу растению. Нематоды также научились замечать эти соединения. Некоторые, такие как альфа-чаконин, являются сигналом для вылупления яиц нематод. «Если многие из них вылупятся одновременно, они смогут вскрыть цисты», — говорит Очола. После вылупления молодые нематоды чувствуют соединения и используют их для поиска нежных корней картофеля.
Волокна банана поглощают 94% соединений, обнаружили Очола и его коллеги. Когда они подвергли яйца нематод воздействию экссудата с помощью бумаги, процент вылупления снизился на 85% по сравнению с контролем, сообщает команда исследователей в журнале Nature Sustainability. Другие эксперименты показали, что вылупившиеся нематоды с гораздо меньшей вероятностью смогут найти корни картофеля, заключенные в бумагу.
На зараженных нематодами полях в Кении Койн и его коллеги показали, что посадка картофеля, завернутого в простую банановую бумагу, утроила урожай по сравнению с посадкой без бумаги. Крошечная доза абамектина в бумаге — всего пять тысячных от того, что обычно распыляют на почву — увеличила урожай еще на 50%. Предположительно, любые нематоды, попавшие на картофель, убиваются абамектином.
Теперь исследователи выясняют, как доставить бумагу для обертывания и выращивания картофеля фермерам в Восточной Африке. Банановые плантации в Кении и близлежащих странах могли бы поставлять волокна, которые теперь выбрасываются как отходы. Затем производители бумаги могли бы изготавливать пакеты. По мнению Койна, самой большой проблемой будет убедить фермеров купить саму бумагу.
По словам исследователей, как только фермеры попробуют использовать в работе пакеты, они поймут, что ими легко пользоваться. «Просто обернуть и посадить», — говорит Очола.
Но упаковка большого количества картофеля все равно будет трудоемкой, отмечает Изабель Консейсао, эксперт по нематодам из Университета Коимбры. По ее словам, если будет разработана машина для обертывания картофеля, возможно, этот подход будет применим и на более крупных фермах, использующих механические сеялки.
