Помидоры на МКС и водоросли в темноте

Первую партию помидоров, выращенных в космосе, планируют собрать в середине 2025 года. По словам доктора Марты Орозко-Карденас, директора Центра исследований трансформации растений Университета Калифорнии в Риверсайде, «мы завершаем план разработки нашего эксперимента с NASA. Цель — запустить семена томатов в космос во время миссии Advanced Plant Habitat Mission».

Эта миссия станет первым в своем роде событием: семена прорастут в лаборатории Advanced Plant Habitat на станции, а семена с полученных растений будут посеяны снова. Такое в космосе ещё не делали.

Университет Калифорнии в Риверсайде больше пяти лет разрабатывает сорт помидоров для выращивания в космосе. Орозко-Карденас отметила: «Помидоры богаты питательными веществами, это отличный выбор для поддержания здорового питания. Кроме того, помидоры создают комфорт и ощущение нормальности в ненормальных обстоятельствах, таких как космическая миссия».

Томат — модельное растение благодаря хорошо охарактеризованному геному, что делает его идеальным для изучения экспрессии генов в микрогравитации. Также он поддается методам генного редактирования, таким как CRISPR-Cas9. Суперкомпактный сорт, который отправят в космос, создали именно редактированием генома.

Космический томат всего несколько дюймов в высоту. Урожайность сравнима с обычными супердетерминантными сортами, но плоды более однородны. Это значит, что растения расходуют меньше энергии на вегетативный рост и больше — на плодоношение. Время от посева до урожая несколько короче, чем у обычных сортов.

Высокорослые сорта помидоров неудобны для вертикального фермерства из-за неуправляемого роста, нужды в частой обрезке и значительных требований к вертикальному пространству. В результате отрасль предпочитает низкорослые сорта — чем ниже, тем лучше.

Роберт Джинкерсон, доцент кафедры химической и экологической инжиниринерии в Колледже инженерии Марлана, разрабатывает системы для выращивания съедобных дрожжей, зелёных водорослей и грибов в космосе. Эти организмы растут в темноте на ацетате — уксусной кислоте.

Фотосинтез — чудо, но он энергетически неэффективен. Лишь один процент солнечной энергии, которая падает на растение, превращается в биомассу. Для сравнения, солнечные панели захватывают 22% солнечной энергии. Если эту энергию использовать для превращения углекислого газа в ацетат и ацетат скормить водорослям, в биомассу превратится восемь процентов энергии вместо одного.

Для высших растений, однако, ацетат во взрослом возрасте токсичен. Они могут его метаболизировать только на стадии проростка. Команда Джинкерсона пытается включить этот механизм у взрослых растений.
Тогда и помидоры будут расти без света.

Оптимизация фотосинтетических процессов может значительно увеличить урожайность культур. Выращивание растений в темноте открывают новые возможности для агропроизводства в условиях, где традиционные способы неэффективны. Эти два направления могут дополнить друг друга и создать новые возможности для устойчивого и продуктивного сельского хозяйства в будущем.