Tlo i biljka
SOIL and PLANT
Prof. dr. sc. Vladimir
Vukadinović
e-mail:
vladimir@tlo-i-biljka.eu
https://tlo-i-biljka.eu
Slike naše poljoprivrede
(dobro i loše u biljnoj proizvodnji)
Novosti, zanimljivosti i inovacije:
Autor: Vladimir
Vukadinović
Sva prava pridržana!
|
Novosti,
zanimljivosti i inovacije
u biljnoj proizvodnji
Stranicu "Novosti i zanimljivosti"
nadopunjujem kratkim člancima, uglavnom mjesečno, trudeći se da
čitateljima prenesem novosti, inovacije i zanimljivosti iz
poljoprivrede, najčešće iz biljne proizvodnje. Svi su tekstovi u
pdf formatu kako bi ih čitatelji mogli lako arhivirati, a
posloženi su prema vremenu nastanka tako da su najnoviji na vrhu
tablice.
10/2024 Otkriće
regulacije diferencijacije matičnih (meristemskih) stanica
|
Istraživači već desetljećima eksperimentiraju s
životinjskim i ljudskim matičnim stanicama čija je
primjena u liječenju mnogih teških i smrtonosnih
bolesti vruća medicinska tema.
Međutim, biljke
također imaju
matične stanice
koje se kontroliranom diobom diferenciraju i grade
nova tkiva i organe.
Matične stanice u biljaka smještene su u vrhovima
rasta izdanka i korijena (tzv. apikalni/vršni ili
primarni meristemi),
dok sekundarni meristemi
kao vaskularni kambij
i
interkalarni meristem
imaju drugačiju ulogu i kod monokotiledona nisu
prisutni sve do klijanja.
Istraživači
North
Carolina State University
otkrili su kako funkcionira dirigentski gen regulacije
diobe matičnih (meristemskih) stanica korijena
biljke osiguravajući harmoničnu komunikaciju potrebnu
za rast i funkcioniranje biljaka.
Budući da su matične stanice (tvorne ili embrionalne)
totipotetne,
odnosno sposobne da se diferenciraju kroz diobu
gradeći sva tkiva i organe svih višestaničnih
organizama, imaju ključnu ulogu u njihovom rastu
razvoju, regeneraciji i organizaciji. Naime,
diferenciranje stanica te tvorba tkiva i organa je
regulirano vrlo složenim sistemom koji čini
više različitih mehanizama pa matične stanice korijena
biljke međusobno komuniciraju unutar različitih mreža
kako bi obavljale različite funkcije. Pri tome gen
TCX2, poput
dirigenta velikog orkestra, osigurava da ove
lokalne mreže međusobno komuniciraju. Koristeći
prosječnu ekspresiju gena TCX2
u svakoj stanici i
svakoj vremenskoj točki, koja prestaje nakon
klijanja, istraživači su kreirali dinamički
prostorno-vremenski model ekspresije gena TCX2
i njegovih predviđenih prvih susjeda.
|
09/2024
Otkrivena je ključna uloga giberelina u fiksaciji dušika
mahunarkama
|
Istraživači sa Sveučilišta u
Cambridge-u utvrdili su da je biljni hormon giberelin
(GA) neophodan za formiranje, porast i sazrijevanje
korijenskih bakterijskih kvržica mahunarki
(nodula) koje vežu molekularni dušik (N2)
iz atmosfere
pretvarajući
ga u amonijak (NH3).
Sposobnost mahunarki da fiksiraju dušik iz atmosfere
povećava njihov sadržaj proteina što ih čini
hranjivijima za ljudsku i stočnu prehranu. Međutim,
kao i svi živi organizmi kad imaju dovoljno hrane na
raspolaganju, tako i
bakterije diazotrofi iz
reda Rhizobiales prestaju formirati
nodule kada tlo sadrži relativno visoke koncentracije
dušika i kao rezultat toga smanjena je visina prinosa.
Međutim, najnovije otkriće genetskog regulatora
koji isključuje fiksaciju dušika kada su razine
nitrata u tlu visoke
omogućilo je
znanstvenicima da uklone gen u
istraživanim
mahunarkama, osiguravajući da nastave fiksirati dušik
bez obzira na
njegovu količinu u
tlu.
Dugoročni cilj je omogućiti simbiozu bakterija
korijenskih kvržica u različitim usjevima, osobito
žitaricama koje zahtijevaju velike količine dušičnih
gnojiva za rast, a to zatim rezultira ogromnim
CO2
otiskom i onemogućava male
poljoprivrednike da ostvare visoke i stabilne prinose.
|
08/2024
Udruge biljaka i diazotrofa mogle bi smanjiti potrebu
N-gnojidbe |
Dušik je je esencijalni element ishrane koji je
neophodan za normalno funkcioniranje svake žive
stanice jer je sastavni dio aminokiselina,
bjelančevina, nukleinskih kiselina i hormona, ali i
mnogih drugih konstituenata živih stanica. Na njemu se
temelji nasljeđivanje (DNK i RNK), imunološki sustav,
rast i dr.
Ljudi i životinje, za razliku
od biljaka, ne mogu sintetizirati organske molekule s
dušikom te ih moraju unositi hranom,
dok biljke usvajaju iz okoliša mineralne oblike dušika
(NH4+ i NO3-)
za sintezu organskih spojeva.
Diazotrofi su mikroorganizmi fiksatori, a mogu biti
simbiotski i nesimbiotski, anaerobni i aerobni,
uglavnom bakterije, arheje, cijanobakterije
(modrozelene alge) i neke gljivice koji mogu uz pomoć
energije oslobođene oksidacijom organske tvari tla
vezati atmosferski molekularni N2 i koristiti ga za
svoje potrebe, a višak prepustiti biljkama s kojima
neke žive u simbiozi. Genetski inženjering može
olakšati asocijaciju biljaka i diazotrofa što bi
pomoglo mnogim usjevima, a ne samo mahunarkama, da
mogu usvajati dušik koji potječe iz atmosfere.
Genetski modificirani asocijativni diazotrofi za
opskrbu usjevima dušikom nude relativno brzo izvedivo
rješenje za probleme visoke cijene i održivosti
povezane primjene sintetičkih dušičnim gnojivima.
|
07/2024
Kako ishrana bilja može ublažiti visoke temperature |
Globalne temperature su u porastu i prema različitim
scenarijima/modelima do 2050 god. očekuje se porast
između 1,5 i 2,5' C, a moguće je i malo više. Budući
da biljke ne mogu, barem ne značajno, regulirati
vlastitu temperaturu, potrebno im je više vode kako bi
evapotranspiracijom snizile temperaturu lišća i
održale potrebnu razinu fotosinteze. Naime,
reakcija bilja na promjenu temperature manifestira se
promjenama u rastu i razvoju (tzv. termomorfogeneza),
npr. bržim porastom korijena (Slika 1.) kako bi
usvojile više vode i hraniva, posebno dušika i
fosfora.
Međutim, brži rast korijena
samo je kratkoročne rješenje jer nova istraživanja
sugeriraju da je neodrživ za biljke kako i dugoročno
potencijalno štetan za ljude.
Do sada je utvrđeno je kako na visokim temperaturama
proteini HY5 i NRT1.1 funkcioniraju povezano na
regulaciji termomorfogeneze.
U biljkama postoje dva glavna transkripcijska faktora
PIF4 i HY5. PIF4 ima glavnu ulogu u termomorfogenezi
izdanaka, a HY5 u termomorfogenezi korijenja.
HY5 je zapravo vrsta proteina koja regulira kada će
određeni geni biti uključeni ili isključeni i
"nadgleda" genetske upute za NRT1.1, protein koji
obavlja transport nitrata i uključen je u regulaciju
razine fosfora i koordinaciju rasta korijena biljaka
(Slika 2.). Kada razina dušika i fosfora pada, a
temperatura raste, HY5 počinje suzbijati ekspresiju
NRT1.1 budući da integrira temperaturu i N-P
signalizaciju te se rast korijena usporava zbog manja
dušika i/ili fosfora.
|
06/2024
Kolika je opasnost od glifosata u hrani? |
Glifosat je trenutno u
svijetu najpopularniji neselektivni postemergentni
herbicid širokog spektra
i ujedno najkontraverzniji, pogotovo kad se nalazi u
našoj hrani. To je organofosforni
spoj ili fosfonat (N-(fosfonometil)glicin).
Zapravo glifosat je aktivni sastojak herbicida
Roundap (glifosat sadrži još
~750 i drugih proizvoda) koji osim 41,0 % glifosata, u
orginalnoj formulaciji, sadrži srodne organske
kiseline glifosata (1,5 %), izopropilamin (0,5 %),
surfaktant POEA za bolje prijanjanje (15,4 %) i vodu
(41,6 %).
Pomoćne tvari Roundapa
mnogi smatraju još opasnijim od glifosata.
Glifosat se koristi na širokom rasponu usjeva širom
svijeta, što znači da će vrlo vjerojatno sadržavati i
hrana,
čak i ako je proizvedena na
organski (ekološki) način,
dok su praktično svi GM usjevi prskani
herbicidima koji sadrže glifosata. Prema studiji iz
2017. godine, SAD je najveći svjetski proizvođač
genetski modificiranih usjeva (od kojih su 90 %
kukuruz, soja i pamuk), a slijede Brazil, Argentina,
Indija i Kanada. Studija također ističe da je 82 %
soje, 68 % pamuka i 30 % kukuruza GM podrijetla.
Povezivanje glifosata s izazivanjem raka je prilično
kontraverzno jer ima puno pozitivnih i negativnih
nalaza u brojnim istraživanjima. Međutim,
Međunarodna agencija za
istraživanje raka (IARC), tijelo Svjetske zdravstvene
organizacije (WHO), zaključilo je suprotno i u ožujku
2015. klasificirala glifosat kao vjerojatno karcinogen
kod ljudi jer novije analize pokazuju
kako glifosat povećava rizik od raka za 41 %.
|
05/2024
Može li klorofil c iz morskih algi povećati prinose usjeva? |
Poznato je da morske alge kao vodeni autotrofni
fotosintetski organizmi proizvode više kisika od
kopnenih biljaka i da mogu obavljati fotosintezi do
200 m ispod površine mora, a uz to su najvažniji izvor
hrane za ribe, odnosno početak velikog prehrambenog
lanca u kome sudjeluju i ljudi.
Premda alge imaju globalno
ogroman značaj zbog obnavljanja kisika, ali i kao
hrana, tek nedavno je sada shvaćen njihov mehanizam
preživljavanja i kako mogu obavljati fotosintezu u
uvjetima niske osvijetljenosti.
Recentnim istraživanjima je pronađen gen odgovoran za
sintezu plavo-zelenog klorofila c, dok je
klorofil a i b kopnenih biljaka zelen, a to
omogućuje algama apsorpciju svjetlosti u plavo-zelenom
dijelu sunčevog spektra (447-520 nm) koji puno dublje
prodire u vodu.
Pronalaženjem gena za sintezu klorofila c riješena je
zagonetka preživljavanja algi u oskudnim uvjetima
osvijetljenosti, ali je ujedno omogućilo i
eksperimentiranje s sintezom klorofila c u kopnenim
biljkama i
povećanje njihovog prinosa u gušćem sklopu ili
mješovitom uzgoju, uključujući i međuusjeve.
|
04/2024
Manje klorofila može povećati dušik u sjemenu |
Klorofil je ključan pigment za apsorpciju Sunčeve
radijacije i osiguravanje energije za proces
fotosinteze, odnosno asimilaciju CO2.
Međutim, tvorba klorofila zahtijeva veliku količinu
dušika za sintezu proteina,
prvenstveno za sintezu enzima
RuBisCO (Ribuloza-1,5-bisfosfat) jer je to
ključni enzim fotosinteze (karboksilacije).
Kao rezultat toga biljkama često imaju na
raspolaganju nedovoljno dušika za druge procese. To
je bio povod
za istraživanje kojim se
pokušalo smanjiti razinu klorofila u lišću
i utvrditi hoće li biljka uložiti taj raspoloživi
dušik u druge procese koji bi povećali prinos ili
poboljšali njegovu kvalitetu.
Budući da su mnoge biljke evoluirale u uvjetima bez
dovoljno dušika u tlu, one ga usvajaju kad god je na
raspolaganju i u
vrijeme senescencije
(starenja) listova translociraju u sjeme ili plod pa
zapravo vrijeme kontrolira mobilizaciju i raspodjelu
resursa ugljika i dušika. Međutim,
pojedinačni list ne može istodobno kontrolirati
asimilaciju ugljika i remobilizaciju dušika, što
uzrokuje obrnutu vezu između prinosa sjemena i
sadržaja dušika. Istraživanje smanjene
ugradnje dušika u lišće pokazalo je da je moguće
povećati efikasnost primjene dušika u suvremenoj
biljnoj proizvodnji poticanjem njegove
remobilizacije iz lišća i drugih organa u sjeme ili
plod što je ekonomski povoljnije od opskrbe dodatnim
N‑gnojivom.
|
03/2024
Prednosti diversifikacije usjeva |
Diversifikacija usjeva
obećavajuća je strategija za povećanje visine i
stabilnosti prinosa usjeva, uz istodobno manji napad
patogena i manju potrebu za pesticidima.
Poznato je da su prirodne, kao i poljoprivredne
biljne zajednice bogate vrstama, često produktivnije
i stabilnije od manje raznolikih sustava, a razlog
je do sada bio nepoznat. Međutim,
nova istraživanja pokazuju
da su raznovrsne poljoprivredne zajednice otpornije
na patogene što utječe na povećanje prinosa.
Prostorna i vremenska
diversifikacija usjeva može
optimizirati raspoloživost hraniva
budući su različite biljke i njima pridružene
specifične mikrobne zajednice bakterija i gljivica
rizosfere osnovni pokretači ciklusa ugljika, kao i
većine neophodnih elemenata. To osigurava biljkama
više pristupačnih hraniva unutar rizosfere,
posebno dušika i fosfora.
Izbor biljaka za međuusjev
može biti utemeljen na kombinaciji vrsta usjeva čija
svojstva maksimiziraju pozitivne i minimiziraju
negativne interakcije, ili na kombinaciji poželjnih
svojstava. Kreiranje dobrih biljnih
smjesa ipak nije jednostavan jer postoje agronomska
ograničenja u miješanju sorti različitih svojstava
pa tako nisu poželje velike
fenotipske zbog primjene agrotehnike, određivanja
optimalnog roka sjetve, prihrane, zaštite itd.
Istodobno, neke fenološke razlike mogu potencirati
korisne interakcije, ali još uvijek
se ne zna dovoljno o pokretačima poboljšane
stabilnosti miješanih usjeva. Zbog toga se kreiranje
sortnih smjesa još uvijek oslanja na empirijsko
ispitivanje što uključuje potencijalno velik broj
kombinacija različitih genotipovi.
|
02/2024
Kako sve umjetna inteligencija (AI) može unaprijediti
poljoprivredu? |
Danas se umjetna inteligencija
sve više primjenjuje u različitim područjima, poput
obrazovanja, zdravstva, financija, proizvodnje i
drugdje te je zbog svoje prirode da se bavi
problemima koje ljudi ne mogu brzo i uspješno
riješiti jedno od bitnih područja računalne
znanosti. Ljudi su uglavnom iznenađeni sposobnostima
umjetne inteligencije i pokušavaju ju široko
primijeniti i u poljoprivredi koja je je trenutno
veliki izazov u proizvodnji dovoljno hrane za
rastuću ljudsku populaciju, rješavanja problema
gladi i proizvodnje 70 % više hrane potrebne za
očekivanih ~9,1 milijardu ljudi u 2050. god.
Primjene AI tehnologije u
poljoprivredi trenutno se smatra jednim od izvrsnih
rješenja za probleme brzo rastuće ljudske populacije
i smanjenja poljoprivrednog zemljišta te se ubrzano
razvija i poboljšava. Naravno,
postoji još veliki broj problema u široj primjeni AI
u poljoprivredi zbog mnogih geografskih, društvenih,
kulturnih ili političkih razloga koji utječu na
neravnomjernu raspodjelu moderne tehnologije pa će
njena primjena zasigurno imati svoja ograničenja u
određenim područjima. Zatim, usprkos velikom
napretku još uvijek postoji niz ograničenja primjene
AI u poljoprivrednoj proizvodnji zbog nedostatka
velikih skupova standardiziranih podataka o tlu,
klimi, vegetaciji i dr. što ograničava njihovu točnu
i brzu interpretaciju. Također, još uvijek je
nedovoljna sigurnost uređaja i autonomnih robota
koji se koriste na otvorenim prostorima
poljoprivrednog okoliša kao i privatnost
prikupljenih podataka.
|
01/2024
Otkriven protein koji regulira unos vode i hraniva
korijenom |
Istraživači na Sveučilištu u
Nottinghamu
nedavno su identificirali nove komponente ligninske
barijere u korijenu biljaka i specifičnu funkciju
upravljačkih proteina smještenih u endodermi
korijena koji kontroliraju unos vode i hranjivih
tvari (Slika 1.). Ovo istraživanje identificiralo je
nove komponente fiziološkog mehanizma za taloženje
lignina pod kontrolom upravljačkih proteina (dirigent
proteins, DPs), smještenih u endodermi
korijena. Ovi proteini djeluju u koordinaciji s
drugim regulatornim komponentama korijena kako bi
usmjerili i organizirali ispravno taloženje lignina
u endodermi, omogućujući biljci da osigura optimalnu
ravnotežu hranjivih tvari usvojenih iz tla.
Unos vode i hranjivih tvari korijenom omogućuje rast
i razvoja biljaka.
Mineralni ioni ulaze u citoplazmu preko
epidermalnih stanica i korteksa (kore korijena) te
dolaze do Kasparijeve barijere putem simplasta
(prijenos posredovanog transporta) ili po apolplastu
(prividno slobodan prostor korijena),
odnosno međustaničnim prostorima. Budući da se
hranjive tvari često koncentriraju u ksilemskim
žilama, vaskularne biljke razvile su prsten
fizičke barijere, odnosno Kasparijev pojas
koji sprječava pasivnu apoplastičnu difuziju iona i
vode preko endodermalnih stanica koje okružuju
vaskularne snopove. Također, Kasparijeva barijera
pruža hidroizolacijsku funkciju korijenju biljaka
štiteći biljke od nereguliranog dotoka vode i
hranjivih tvari te je itekako neophodna za
prilagodbu biljaka na abiotske stresove.
|
12/2023
Nanozimi i njova primjena u poljoprivredi |
Nanozimi (Nanozymes)
su vrsta
specifičnih nanomaterijala s aktivnošću i svojstvima
oponašanja enzima te se trenutno sve više istražuje
njihova primjena. To su sintetičke tvari,
koje su otkrivene u posljednjih 15-ak godina, sa
svojstvima prirodnih enzima peroksidaza
(ili
reduktaza peroksida),
ali su do sada smatrani suviše toksični i skupi za
primjenu u proizvodnji hrane. Međutim,
istraživači sa Sveučilišta
Illinois Urbana-Champaign nedavno su razvili
organske netoksične, ekološki prihvatljive i jeftine
nanozime s ciljem brzog i efikasnog
otkrivanja prisutnosti glifosata, uobičajenog
poljoprivrednog herbicida.
Prirodni enzimi su veoma efikasni biokatalizatori,
ali često su nestabilni, katalitička efikasnost im
pada u ekstremnim uvjetima, njihova priprema i
pročišćavanje je složena i skupa te su sintetski
organski enzimi vrlo obećavajuća alternativa. Budući
da se nanozimi
mogu široko primjenjivati
kao senzori, antioksidativni sustavi, kao imuno i
dijagnostički testovi za različite bolesti, ali i
kao obrambeni mehanizmi, za uklanjanje onečišćenja i
dr., njihovo korištenje ima
potencijal za više raznih primjena, uključujući i
poljoprivredu. Mnogi nanozimi pokazuju
multienzimske funkcije oponašajući različite vrste
prirodnih enzima.
|
11/2023
Međusobni odnosi biljaka u usjevu pšenice |
Pripitomljavanje biljaka i njihov uzgoj datira od
prije ~10.500 godina što je promijenilo ljudsku
povijest i omogućilo uspon civilizacije. Usjevi su
kroz to vrijeme povećali prinos i kvalitetu
prilagođavajući se različitim agroekološkim
okruženjima, agronomskim praksama i agrotehnici.
Međutim, genetska baština pšenice (Triticum spp.)
oblikovana je milijunima godina prirodne selekcije
prije pripitomljavanja, često potaknuta
konkurencijom među pojedinim biljkama te se smatra
kako su genetska poboljšanja visine prinosa
posljedica selekcije prema intraspecifičnoj
konkurentnost.
Naime, unutar prirodnog
ekosustava dolazi do jasne konkurencije između
jedinki iste vrste prema lokalnim ekološkim
faktorima (intraspecifična kompeticija) i između
pojedinih vrsta (interspecifična kompeticija),
ali i kooperacije koje se događaju unutar
grupe izoliranih jedinki (tzv. Alleov efekt)
ili između jedinki različitih vrsta (sinergizam,
simbioza).
Na prinos usjeva i kvalitetu njegovog prinosa, pored
gena, značajno utječe i uzgoj (gnojidba, obrada,
priprema tla, datum i gustoća sjetve, odnosno razmak
između biljaka, navodnjavanje, zaštita od bolesti i
štetnika, vrijeme i način žetve i dr.).
Razumijevanje mehanizama koji potiču varijacije u
proizvodnji biomase u usjevima (agrocenozama;
zajednice istovrsnog sastava) i prirodnim
biocenozama predmet su mnogobrojnih istraživanja
o funkcioniranju različitih ekosustava.
Konkurencija biljaka za
resurse (svjetlo, voda, hraniva i dr.) smatra se
najjačom silom u formiranju i strukturiranju u
selekciji prirodnih biljnih populacija koja najčešće
favorizira najkonkurentnije pojedinačne biljke u
određenom okruženju. Međutim,
najznačajniji pokretač evolucije usjeva je promjena
povezana s napuštanjem visoko heterogenog i biološki
raznolikog prirodnog okruženja u homogeno
monokulturno okruženje (agrocenozu) u kojem
individualna kondicija biljaka, odnosno njena
pojedinačna i najčešće "sebična" svojstva ugrožavaju
agrocenozu. Zapravo slično se događa i kod ljudi jer
vrlo često sebičnost negativno utječe na performanse
društvene zajednice. Zbog toga se moderna biljna
proizvodnja strnih žita oslanja na uspješne
zajednice u kojima je ograničena dostupnost svjetla
te su kooperativno ponašanje biljaka u odnosu
na svjetlo, kao i klasovi s većim brojem zrna,
najvažniji za postizanje visokog prinosa.
|
10/2023
Održiva primjena pesticida dronovima |
Intenzivna poljoprivredna
praksa uključuje veliku upotrebu pesticida koji su
glavni je pokretač smanjivanja bioraznolikosti u
EU-u što opasno utječe na ekosustave i ljudsko
zdravlje, bilo izravno ili izlaganjem
ostacima neurotoksičnih i drugih pesticida. Također,
pretjerana uporaba pesticida ugrožava produktivnost
poljoprivrede jer
neki pesticidi štetno djeluju na korisne
predatore štetnika i oprašivače što izravno
ugrožava visinu prinosa usjeva. Osim toga, ostaci
pesticida akumuliraju se u većini europskih tla s
negativnim učincima na život i aktivnost mikroba u
tlu.
Revizija SUD-a izvrsna
obuhvatit će daljnje poboljšanje integriranog
upravljanja štetočinama, uključujući
nove tehnologije kao što su biopesticidi, kao i
alate za digitalnu i preciznu poljoprivredu, ali je
u tom pogledu i dalje znatno restriktivnija od
primjene dronova u SAD, Japanu ili Kini. Takav stav
su iskoristile neke europske zemlje, npr. Švicarska,
gdje su vlasti dale trogodišnju dozvolu za
istraživanje prskanja iz zraka bespilotnim
letjelicama u vinogradima.
Međutim, zajednička EU
poljoprivredna politika (CAP; The
Common Agricultural
Policy), koja čini 1/3
proračuna EU-a, mora olakšati ovu tranziciju, a CAP
se niti ne spominje reviziji SUD-a, premda ima
središnju ulogu primjeni pesticida.
|
09/2023
Da li je grah super hrana? |
Stanovništvo razvijenih zemalja prečesto konzumira
suviše kalorične hrane bogate mastima, šećerima i
soli, a jedu nedovoljno voća i povrća, osobito
mahunarki. Zdrava prehrana temelji se na ravnoteži
unosa hrane s potrošnjom energije, ali i harmoničnom
odnosu između unosa proteina
(bjelančevina),
ugljikohidrata bogatih vlaknima (što vas čini
dulje sitim, dok meso uopće ne sadrži vlakna i
probavlja se
prilično brzo) i
nezasićenih masti
te ograničenom unosu
trans masti
(nezasićene
masne kiseline u neprirodnoj formaciji),
slobodnih i dodanih šećera,
zasićenih masti
i soli.
U antičko doba i u srednjem vijeku mahunarke su bile
su jedan od najvažnijih izvora energije (škroba) i
bjelančevina u ljudskoj prehrani, a u suvremeno
doba, osobito u razvijenim zemljama, zamijenjene su
najčešće žitaricama i mesom te se mahunarke često
pogrešno nazivaju mesom za siromašne.
Ukratko, grah je hrana
bogata hranjivim tvarima za koju se empirijski zna
da ima blagotvorne učinke na ljudsko zdravlje.
Zapravo, prehrana je veoma važna komponenta načina
života koja može blagotvorno utjecati na zdravlje
što potvrđuje i veliki broj dokaza iz epidemioloških
i kliničkih ispitivanja koji pokazuju da biljna
prehrana, koja je bogata dijetalnim vlaknima
i raznim fitokemikalijama, može smanjiti
rizik od kroničnih bolesti, posebice raka.
|
08/2023
Korijeni
biljaka sposobni su mjeriti temepraturu tla |
Korijeni su vrlo prilagodljivi biljni organi,
neprestano rastu u potrazi za vodom i hranom
prilagođavajući se različitoj teksturi i strukturi
tla.
Naime, korijenje biljaka može posjedovati
različite stupnjeve tzv. otvorena organizacije
ovisno o svojstvima njegovog apikalnog, ali se
tijekom njegovog razvoja tip organizacije stalno
mijenja (zatvorena, srednje otvorena i otvorena
organizacija. Osim abiotičkih faktora poput
raspoloživosti hranjivih tvari ili mehaničke
otpornosti tla, korijenje biljaka također reagira na
promjenu temperature.
Korijeni biljaka imaju vlastiti termometar za
mjerenje temperature tla prema kojoj prilagođavaju
svoj rast. Na njemačkom sveučilištu Martin
Luther u Halle-Wittenberg eksperimentalno je
potvrđeno na kupusu i rajčici da biljni korijeni
imaju vlastiti sustav senzora temperature što bi
moglo pomoći u selekciji boljih kultivara. Naime, do
sada se smatralo da rast biljaka ovisan o
temperaturi kontrolira jedinstveni signal za cijelu
biljku koji signalizira korijenju da bi trebao
promijeniti rast. Međutim, uklanjanjem nadzemnog
dijela korijenu je omogućen rast, ali je prekinuta
veza s izdankom te je korijen nastavio rasti brzinom
koja je odgovarala temperaturi tla, a ne temperaturi
izdanaka. Također, mutirane biljke, čiji izdanci
nisu mogli otkriti i reagirati na više temperature
nakon kalemljenja na korijenje normalnih biljaka
razvijale su korijen sukladno temperaturi tla.
Obzirom na ubrzane klimatske promjene i globalni
porast temperature, rast korijena postaje sve
važniji za uzgoj, a razumijevanje molekularne osnove
rasta korijena ovisnog o temperaturi moglo bi pomoći
kreiranju kultivara koje bolje podnose stres od suše
i postižu stabilne prinose u nedostatku vode.
|
07/2023
Što
se dogodi kad iskrčimo šumu? |
Na obalama Eufrata i Tigrisa, prije otprilike 12.000
godina, ljudi su se prvi put počeli baviti
poljoprivredom i uzgajati grašak, leću i ječam. Da
bi pripremili tlo za sjetvu sjekli su šumu i tako
počeli mijenjati okoliš prema svojim potrebama.
Krčenjem šuma nestajale su pojedine biljne i
životinjske vrste i čovječanstvo danas shvaća da je
moderna, intenzivna poljoprivreda jedna od najvećih
prijetnji bioraznolikosti na Zemlji.
Međutim, još uvijek se nedovoljno zna što se
konkretno događa s biljkama, kukcima i životinjama
u ekosustavu kada se šuma posiječe, a djevičansko
tlo pretvori u poljoprivredno.
Oko 9 milijuna vrsta biljaka, životinja, protista
i gljiva nastanjuje Zemlju, kao i 7 milijardi
ljudi čije mnogobrojne aktivnosti devastiraju pa i
demontiraju Zemljine ekosustave, eliminirajući
gene, vrste i biološke osobine alarmantnom brzinom.
Stoga je potpuno opravdano i razumno upitati se kako
će gubitak biološke raznolikosti promijeniti
funkcioniranje ekosustava i njihovu sposobnost da
društvu pruže hranu, sirovinu, energiju, usluge i
dr. neophodne za napredak.
Međutim, poljoprivreda nije sve što ugrožava
biološku raznolikost. Na nju utječu urbani prostori,
industrijski kompleksi, prometna i druga
infrastruktura i mnoge druge antropogene aktivnosti.
Čovječanstvo je prevladavajuća sila promjene
okoliša na Zemlji te je u 2020. godini masa
predmeta koje je napravio čovjek (beton, asfalt,
staklo, plastika itd.) nadmašila masu svih živih
organizama. Ljudi odgovaraju ~25 %
globalne neto primarne proizvodnje, a
procijene pokazuju da ljudske aktivnosti trenutno
ubrzavaju tisuću puta izumiranja vrsta
prijeteći drastičnim smanjenjem globalne
bioraznolikosti, jer će stope izumiranja vrsta u
budućnosti vjerojatno biti 10000 puta veće.
|
07/2023
Uskoro će se i
bjelančevine iz uljane repice koristiti za
ljudsku prehranu |
Uljana repica (Brassica napus) uzgaja se radi isključivo
radi proizvodnje ulja koje čini ~40 % ulja,
ali sadrži i vrlo visok udio bjelančevina
(~20 %, ali i do 38 %) koji se do sada
nisu koristili u prehrani ljudi zbog gorkih i
nejestivih tvari. Sjeme uljane repice sadrže mnoge
esencijalne aminokiseline, a njihov sadržaj
sadržaj je također veći nego u drugim biljnim
izvorima. Ipak, danas je repičino ulje jedini
proizvod koji koriste ljudi jer njeno sjeme sadrži
gorke glukozinolate i njihove gorke produkte te
korištenje uljane repice u ljudskoj hrani
zahtijeva uklanjanje gorčine i stvaranje ukusne
teksture ovog izvora proteina.
Međutim u novoj
studiji objavljenoj u časopisu Nature,
istraživači Sveučilišta u Kopenhagenu približili su se
uklanjanju gorkih tvari iz sjemena repice i time
se približili novom izvoru proteina za ljudsku
prehranu. Istraživači su uspjeli ukloniti gorke
obrambene tvari identificirajući tri proteina u
biljci odgovornih za transport tvari u sjeme i
njihovim uklanjanjem spriječili nakupljanje
glikozinolata (gorkih tvari) tih tvari u sjemenu.
Budući da obrambene tvari ostaju u svim drugim
dijelovima biljke njezina obrana od biljojeda i
dalje je funkcionalna.
|
06/2023
Kako geni
biljnog podrijetla mogu utjecati na ljudsko
zdravlje? |
Sva živa bića su
tijekom milijuna godina uobičajeno su
koevoluirala (evolucija uz uzajamno
prilagođavanje dvije jako interaktivne vrste u
vrlo dugom periodu njihove filogeneze) te se
često događala razmjena gena između različitih
organizama, kao što su sisavci,
biljke, gljive i bakterije, osobito ako je među
njima dolazilo do interakcije, npr. simbioze
(obostrana
korist), komensalizma
(samo jedan ima korist) ili parazitizma
(jedan ima korist, a drugi
štetu). Budući kako različitih
miRNK
ili mikroRNK (jednolančane, nekodirajuće
RNK molekule pronađene u biljkama, životinjama i
nekim virusima) ima u izobilju u ljudskoj
biljnoj hrani (čak i nakon njene termičke obrade)
i pronađene su u ljudskoj krvi, recentna
istraživanja potvrđuju da geni biljnog podrijetla
poboljšavaju ljudsko zdravlje.
Ukratko, suvremena
znanost intenzivno istražuje široko
rasprostranjeno nakupljanje aberantnih izoformi
mikroRNK
(nenormalni oblici) u ljudskim tumorima i
pokušava kreirati uspješnije antitumorske
strategije posredovanjem biljnih RNK-polimeraza i popravkom „neispravnih” mikroRNK.
|
06/2023
Mogu li DELLA
proteini biti ključ nobve Zelene revolucije? |
Manipulacija
biljnim hormonima DELLA proteinima bila
je ključna u razvoju visoko prinosnih sorti
usjeva tijekom "Zelene revolucije" te unatoč
desetljećima opsežnih istraživanja još uvijek
nije jasno kako su se DELLA funkcija i signalni
mehanizmi razvili tijekom filogeneze (evolucije)
kopnenih biljaka.
Obitelj „promiskuitetnih proteina”, koji se
nalaze u svim kopnenim biljkama, a posreduju u
mnogim, različitim funkcijama biljaka, unatoč
tome što su opstali gotovo nepromijenjeni 450
milijuna godina, a nova otkrića pojašnjavaju
njihovu funkciju i način kontrole rasta,
razvoja i tvorbe prinosa.
Promjene
u ekspresiji
gena (proces
kojim se informacija gena prepisuje i
prevodi u funkcionalni genski produkt,
najčešće protein) glavni su ishod
hormonskih signalnih
kaskada koje
uvelike kontroliraju fiziologiju
biljaka.
U
slučaju hormona giberelina,
transkripcije nadziru DELLA proteina,
koji djeluju kao negativni
regulatori/supresori u signalnom putu. Zbog toga
je istraživanje DELLA proteina i
biotehnologije giberelina obećavajući put
razvoja novih kultivara, kao i sinteze
kemijskih spojeva koji će omogućiti
postizanje većih prinosa bez štetnih
nuspojava. Razumijevanje kako su se DELLA
proteini razvijali u prirodi tijekom
milijuna godina pomaže u dizajniranju
novih strategija za generiranje novih
varijanti DELLA sa željenim funkcijama.
|
05/2023
Mogu li biljke
komunicirati zvukoo?
|
Najnovija
istraživanja u Izraelu pokazala su da biljke
proizvode osim vizualnih, kemijskih i
taktilnih znakova i zvučne signale na koje
druge biljke i organizmi mogu reagirati.
Odavno je poznato da se biljke promjenom
fenotipskih odlika, uključujući promjenu
boje, vizualnog izgleda, emitiranju
hlapljivih spojeva koji mogu utjecati na
druge biljke i organizme i dr. prilagođavaju
na stres
pri čemu je
aklimatizacija prolazno jačanje otpornosti
na stres (plastično i reverzibilno) nakon
kraćeg izlaganja nepovoljnom utjecaju, a
adaptacija (prilagodba) se odnosi na
genetsko (nasljedno) svojstvo otpornosti.
Međutim, premda su ultrazvučne vibracije
biljaka i ranije zapažene, ovo je prvi dokaz
da se one prenose zrakom te ih drugi
organizmi mogu zapaziti i biti upozoreni.
Čini se da biljke neprestano komuniciraju s
kukcima i drugim životinjama pa je posve
logično da koriste zvuk za prijenos
informacija.
Istraživanja o govoru
biljaka dovode u pitanje dugogodišnje definicije
komunikacije i ponašanja kao isključivo svojstvene
životinjama, a da li će biti moguće praktično
iskoristiti komunikaciju biljaka međusobno ili
prema drugim organizmima još je rano tvrditi.
|
04/2023-A
Može li AI pomoći
poljoprivrednim proizvođačima? |
Poljoprivreda
i ratarstvo jedno je od najstarijih i
najvažnijih zanimanja na svijetu.
Kako svjetska populacija nastavlja rasti, a
zemljište postaje sve oskudnije, ljudi su
morali postati kreativni i učinkovitiji u
pogledu načina na koji se bavimo
poljoprivredom, koristeći manje površina za
proizvodnju više hrane i povećavajući
produktivnost rada, plodnost tla, prinos i
njegov kvalitet. Globalno je poljoprivreda
vrijedna 5 trilijuna dolara, a sada se
okreće AI tehnologijama kako bi pomogla u
povećanju prinosa, zaštiti usjeva, kontroli
štetočina, nadzirala tlo i uvjete uzgoja,
organizirala podatke za poljoprivrednike,
pomogla s radnim opterećenjem i poboljšala
primarnu proizvodnju hranom.
Budući da je fokus
mog zanimanja (ranije i istraživanja) ishrana
bilja i gnojidba, uključujući ekološke,
fiziološke, agrotehničke i edafske uvjete biljne
proizvodnje, pitao sam Microsoftov ChaptGPT u
pretraživaču Bing
kako povećati efikasnost primjene dušika.
Premda su odgovori bili općeniti, AI razumije
suštinu problema i daje dobre smjernice što
proizvođač treba poduzeti. Stoga vjerujem da će
primjena umjetne inteligencije unaprijediti biljnu
proizvodnju (i cjelokupnu poljoprivredu) pomažući
proizvođačima u gotovo svim aspektima njihove
djelatnosti.
|
04/2023-B
Značaj osja u tvorbi
prinosa pšenice |
Pšenica je danas
najvažnija svjetska kultura i njeno pripitomljavanje
prije 12.000 godina u Mezopotamiji predstavljao je
prekretnicu u napretku ljudske civilizacije.
Međutim, zbog suvremenih klimatskih promjena njena
proizvodnja bi mogla postati zahtjevnija uz porast
njene cijene zbog značajnih promjena u proizvodnom
procesu.
Arheološki i
povijesni zapisi pokazuju da je osje pšenice
prošle kroz fenotipsku modifikaciju od početka
pripitomljavanja jer je osje prevladavalo tijekom
mnogo tisućljeća, osim posljednjeg. Stoga se
smatralo da prisutnost osja ima neke implicitne
prednosti, barem pod određenim uvjetima uzgoja.
Međutim, novije analize mnogih neovisnih studija
dokazale su da osje poboljšavaju fotosintezu
klasa, uglavnom zbog povećanjem fotosintetske
površine te dosljedno ukazuje na povećanje mase
zrna.
Međutim, oba ova dokaza nisu međusobno
povezana, jer je doprinos osja povećanje težine
zrna konstitutivan i ne djeluje preko povećanja
dostupnosti fotosintata tijekom punjenja zrna.
Otuda još uvijek nema jasnih dokaza o bilo
kakvoj prednosti pšenica šišulja (bez osja) i
brkulja (s osjem)ili nedostatku za prinos
pšenice.
|
03/2023
Suvremena saznanja o
inteligenciji biljaka |
Biljna inteligencija označava bilo koju vrstu
namjernog i fleksibilnog ponašanja koje je korisno
i omogućuje biljci da postigne svoj cilj, a
ponašanje biljaka je odgovor na događaj ili
promjenu okoliša tijekom životnog vijeka jedinke.
Nasuprot sesilnim biljkama koje karakteriziraju
promjene u rastu i razvoju, životinje koriste
izravno kretanje kao bihevioralni odgovor
(reakciju). Izmjene fenotipa (vidljivog izgleda),
kao odgovor na promjene okoliša, mogu biti genetski
kodirane (nefleksibilna reakcija) ili fleksibilni
odgovori (plastični, prilagodljivi) koji ovise o
promjenama u okolišu. Fenotipski plastični odgovori
na vanjske podražaje integriraju više informacijskih
signala kako bi biljke inteligentno reagirale što
nadilazi jednostavnu prilagodbu i reakciju te se
može smatrati aktivnim pamćenjem i donošenjem odluka
temeljem iskustva/znanja.
Poput životinja i
ljudi, biljke imaju nagon za postojanjem i
sposobne su efikasno promatrati svoju okolinu i
primati i obrađivati različite informacije te se
prilagoditi na aktualne uvjete. Je li to dovoljno
da se prilagodljivost biljaka označi
inteligencijom, dakako jedinstvenom za njih?
Biljke neprestano komuniciraju s bakterijama i
mikoriznim gljivicama s kojima žive u simbiozi,
a brojna suvremena istraživanja pokazala su da
mikoriza umanjuje efekte stresa biljaka, iako su
temeljni molekularni mehanizmi još uvijek
nepoznati.
|
02/2023-B
Komunikacija između biljnih stanica i
novosti u kloniranju riže |
Odavno je poznato da
stanične jezgre šalju upute drugim dijelovima
stanice tako da kodiraju stotine proteina potrebnih
za odvijanje pojedinih fizioloških procesa te je
bilo vrlo teško utvrditi koji su to signali, npr. za
pokretanje fotosinteze. Stanična jezgra regulira
ekspresiju gena (proces kojim
se informacija
gena
prepisuje
i prevodi u funkcionalni genski produkt) što je ključno za
staničnu homeostazu (funkcioniranje biološkog
sustava u okviru fizioloških uvjeta) svih
eukariotskih organizama kod kojih je
nasljedni
materijal smješten u jezgri i obavijen
dvostrukom membranom.
Važnost razumijevanja načina na koji se fotosinteza
kontrolira ključno je za sigurnost hrane, ali može
pomoći razumijevanju kako nastaju i bolesti kod
ljudi. Naime,
komunikacijski put jezgra ? kloroplast
mogla bi unaprijediti naše razumijevanje o tome
kako jezgra regulira mitohondrijske gene i njihovu
disfunkciju kod raka.
Međunarodni
istraživački tim uspio je razmnožiti komercijalni
hibridni soj riže kao klon putem sjemena s
95?postotnom učinkovitošću što će znatno sniziti
cijenu hibridnog sjemena riže i tako omogućiti
sjetvu visokovrijednih kultivara riže visokog
prinosa i otporne na bolesti. Naime, hibridi prve
generacije usjeva često pokazuju veću učinkovitost
od svojih roditeljskih sojeva pa poljoprivrednici
ako žele koristiti visoko učinkovite hibridne
sorte biljaka moraju kupiti novo sjeme svake
sezone. Npr., hibridi kukuruza imaju dvostruko
veći prinos od roditeljske generacije, pa čak i
više od toga.
|
02/2023
Kako gen ZIP4 utječe
na selekciju pšenice? |
Pšenica je globalno rasprostranjeni usjev sa
složenom evolucijskom poviješću i ima jedan od
najzahtjevnijih genoma u prirodi.
Naime, pšenica je heksaploid (poliploidni
organizmi sadrže u svakoj stanici više od
dva uparena seta homolognih kromosoma),
odnosno čine ga tri kompletna genoma (ukupni
genetski materijal) koji se nazivaju A, B i D u
jedru (nukleus) svake stanice. Otuda je genom
pšenice gotovo dvostruko veći od ljudskog jer sadrži
u 21 kromosomu gotovo 108.000 gena, što je ogroman
broj u usporedbi s 20.000 gena ljudskog genoma, ali
sadrži tri para svakog kromosoma.
Prilikom poliploidizacije pšenice, glavni
mejotički gen ZIP4 duplicira se i divergira,
tako da svaka tetraploidna i heksaploidna pšenica
nose tri, odnosno četiri kopije ZIP4 koje su
potrebne za sprječavanje većih abnormalnosti
tijekom mejoze. Naime, iako postoji veći poremećaj
naknadne muške nego ženske plodnosti, duplicirani
ZIP4 (kopija) čuva do 50 % informacija o
broju zrna u klasu. Premda su cvjetnice pretežno
poliploidne, još uvijek je nedovoljno poznato kako
se mejotički proces (stanična
dioba
uz smanjenje broja kromosoma na
polovinu) odvija
nakon poliploidizacije kako bi se stabilizirala i
očuvala plodnost, sada je poznato da se tijekom
poliploidizacije pšenice, glavni mejotički gen
ZIP4 na kromosomu 3B duplicirao na 5B i
divergirao.
|
01/2023
Nove polupatuljaste
sorte pšenice otporne na sušu |
Geni za polupatuljasti
rast pšenice (Rht-B1b i Rht-D1b)
su tijekom tzv.
zelene revolucije u 60-im i 70-im godinama 20.
stoljeća uz mineralna gnojiva bili jedan od ključnih
pokretača porasta prinosa žitarica za ~160 % na
globalnoj razini i stoga su zaslužni za bolju
prehranu milijardi ljudi širom svijeta.
Međutim, naširoko korišteni navedeni geni
neosjetljivi su na biljne hormone gibereline te
imaju nedostatke u nicanju klijanaca pa je
korištenje mutiranog, autoaktivnog gena Rht13
osjetljivog na gibereline, izbjegnut
plejotropni efekt.
Utvrđeno
je kako autoaktivni Rh13 gen utječe na
remodeliranje staničnih stijenki i predstavlja
novu klasu gena smanjene visine te
otvara mogućnost
za korištenje autoaktivnih NB-LRR
(Nucleotide-binding site/leucine-rich
repeat) gena za polupatuljasti rast
više vrsta usjeva, a ne samo u oplemenjivanju
pšenice.
Korištenjem novih, alternativnih gena
patuljastog rasta koji ne ometaju signalizaciju
GA (hormoni
giberelinske kiseline)
zadržan je nizak rast, porast prinosa zbog veće
raspodjele fotosintata u zrno, otpornost na
polijeganje i neke bolesti (npr.
fuzarioze; dominantni uzročnici Fusarium
graminearu i F. culmorum smanjuju prinos i
mogu kontaminirati zrno mikotoksinima koji ga
čine neprikladnim za
potrošnja kod ljudi i stoke)
i bez štetnih učinaka na porast klijanaca.
Otkriće i korištenje
gena Rht13 u selekciji novih polupatuljasti sorti
pšenice s poboljšanom otpornošću na sušu moglo bi
uskoro pokrenuti njihov masovni uzgoj diljem
svijeta, osobito u sušnijim predjelima kao odgovor
na klimatske promjene. Naime, pšenice s Rht13
genom imaju veću stopu fotosinteze od genotipa
divljeg tipa Rht u uvjetima niske razine dušika,
starenje lišća je sporije jer
imaju veću koncentraciju dušika
i klorofila te imaju i veću stvarnu fotokemijsku
učinkovitost.
Takav učinak Rht13 gena
utječe na veću akumulaciju biomase cijele biljke,
posebno u uvjetima niske razine dušika i suše.
|
12/2022
Uzgoj
višegodišnjih strnih žita |
Strategija uzgoja višegodišnjih usjeva (i
nasada) efikasna je strategija za prilagodbu
klimatskim promje-nama, kao i smanjivanje neto
emisije stakleničkih plinova u primarnoj organskoj
produkciji hrane. Također,
višegodišnje biljke uglavnom imaju dubok i razvijen
korijenov sistem koji efikasno usvaja lako
pokretljiva hraniva sprečavajući zagađivanje
podzemnih i površinskih voda i povećavajući
agronomsku efikasnost gnojidbe uz sprječavanje
erozije, a takvi genotipovi vrlo su konkurentni
korovima smanjujući potrebu za herbicidima. U
biljnoj proizvodnji većina hrane potječe od
žitarica (na njih otpada trećina unesenih kalorija
u ljudskoj prehrani) koje su pravilu jednogodišnje
biljke i premda višegodišnji usjevi bolje koriste
zemljišne resurse u niz ekoloških benefita, glavni
nedostatak takvih usjeva je još uvijek nešto niži
prinos u odnosu na jednogodišnje srodnike. Stoga se
na problemu povećanja prinosa višegodišnjih žitarica
sve intenzivnije istražuje uz sve brži napredak u
selekciji.
Unatoč
nedostacima višegodišnjih žitarica, one
posjeduju izvanredne karakteristike koje
ih čine otpornim usjevima koji se mogu
nositi s nadolazećim klimatskim promjenama
jer uspješno sprječavaju gubitak hranjivih
tvari u vodu, usvajaju hraniva iz veće
dubine tla, mogu se uspješno uzgajati na
tlima ograničene plodnosti, smanjuju
troškove proizvodnje i time povećavajući
učinkovitost uzgoja žitarica. Višegodišnje
žitarice kreirane su klasičnim metodama
oplemenjivanja i pored opisanih
nedostataka posjeduju izvanredne
karakteristike koje ih čine otpornim
usjevima na nadolazeće klimatske promjene.
|
12/2022
Farme algi kao
žitnica hrane |
Uzgoj jestivih
mikroalgi bogatih proteinima na kopnu u blizini
toplih mora (akvakultura) mogao bi povećati
globalnu proizvodnju hrane za više od 50 % i tako osigurati hranu za
očekivanih 10 milijardi ljudi na Zemlji do 2050.
godine.
Procjenjuje se da je već 60 % svjetskih
ekosustava degradirano ili se ne koristi na
održiv način. Uz brzi porast globalne
populacije, sve jače izraženi nepovoljni utjecaj
klimatskih promjena na poljoprivredu zbog
globalnog zagrijavanja i nedostatka slatke
vode, degradacije tla (pad plodnosti,
onečišćenje tla, suše, poplave, erozija i
dr.), zatim aktualne probleme vezane za
energetske izvore i sigurnu dostavu hrane
zbog rata u Ukrajini, mogućeg nuklearnog
rata, sudara Zemlje s većom kometom,
iznenadne erupcija mega vulkana i drugih
mogućih globalnih prehrambenih katastrofa,
sve više se razmišlja se i o alternativnim
izvorima hrane.
Rast algi je do 10
puta brži od tradicionalnih usjeva jer one
neposredno i mnogo efikasnije koriste hranjive
tvari iz vode. U vodenoj sredini nema kemijske
niti fizikalne fiksacije hraniva koloidima gline,
nema ispiranja hraniva niti se gube na druge
načine iz rizosfere, nema niti njihove
transformacije iz rezervnih, neraspoloživih
hraniva u pristupačne oblike uz posredovanje
mikroorganizama. Također, višak hraniva u
zatvorenim bazenima lako se može iznova koristiti
bez onečišćenja okolnih morskih voda. Jedini
problem koji se pokušava još efikasno riješiti je
jeftin i jednostavan unos ugljičnog dioksida u
vodu za postizanje brzog rasta algi.
|
11/2022
CRISPR-Cas9
genetske škare |
CRISPR uređivanje gena je tehnika genetskog
inženjeringa u molekularnoj biologiji kojom se
mogu modificirati genomi živih organizama,
a temelji se na antivirusnom obrambenom sustavu
bakterija. Enzim Cas9 (nukleaza) u kompleksu sa
sintetskim vodičem gRNK (dio ribonukleinske kiseline koji ima ulogu vodiča za enzime i
koji s RNK ili DNK gradi kompleks) može rezati
genom stanice na željenom mjestu, uklanjati izrezani
dio, dodavati nove dijelove ili premještati
postojeće i to in vivo (unutar žive stanice).
Dosadašnje genske
promjene rađene su pomoću ubacivanja i/ili
izbacivanja stranih gena u željeni organizam (tzv.
genetički inženjering za stvaranja
genetički modificiranih organizama ili GMO).
Naravno, editiranje genoma (izmjene, prekrajanje
i prepravljanje; genome editing) primjenom
molekularnih škara uveliko se preklapa s
metodologijom dosadašnjeg genetskog
inženjeringa, ali je puno sofisticiranije, brže
i efikasnije s potencijalno ogromnim
mogućnostima i za očekivati je da će se i dalje
ubrzano razvijati.
Utjecaj CRISPR-a
je veliko znanstveno otkriće u biologiji što
dokazuje i Nobelova nagrada za kemiju 2020.
god. za razvoj metode uređivanja genoma.
|
10/2022
Rana
identifikacija meke truleži krumpira
cjelostaničnim biosenzorom |
Procjenjuje se kako se
polovica hrane izgubi/baci zbog truleži
uzrokovane mikroorganizmima. Međutim,
dobro je poznato kako zaražena biljna
hrana ispušta različite hlapljive
organske spojeve (VOC; volatile
organic compounds; vonj ili miris
truleži) u svoju okolinu koji se
razlikuju kod zdravih usjeva te je
moguće zarazu utvrditi još u ranim
fazama čuvanja poljoprivrednih
proizvoda.
Opisani biosenzorza utvrđivanje
inficiranih gomolja krumpira se oslanja na žive
receptore, bakterije uzgojene uz pomoć
bioinženjeringa i optičkog sklopa koji
registrira pojavu bioluminiscencije
(hladno
svijetljenje živih organizama).
Naime, kada se biosenzor izloži zaraženom
krumpiru, bakterijski spoj unutar njega zasvijetli
razmjerno koncentraciji hlapljivih spojeva koje
emitira trulež te se tako kvantitativno utvrđuje
infekcija gomolja prije pojave vidljivih simptoma.
|
09/2022
Biljna
proizvodnja s manje N-gnojiva |
Premda je proces usvajanja dušika vrlo dobro
poznat, još uvijek mnogi mehanizmi
regulacije usvajanja (asimilacije) i ugradnje
mineralnog dušika iz tla (proteosinteza, rast i
razvoj) u organsku tvar i dalje nisu dovoljno
poznati, niti se mogu kontrolirati. Međutim,
poljoprivrednici već sada mogu učinkovito smanjiti
gubitke dušika iz tla, ili pak povećati
gnojidbu dušikom i tako povećati prinose usjeva, što
pak ne jamči bolju kvalitetu hrane
Na
regulaciju asimilacije dušika utječe
više gena čija ekspresija je vrlo visoka kada
okoliš sadrži nedovoljno nitratnih ili
amonijevih iona što ukazuje na
postojanje negativnog mehanizma regulacije koji
inhibira usvajanje dušika kad ga okoliš sadrži u
suvišku. Naime, protein MYB1 inducira aktivnost
gena potrebnih za usvajanje dušika, a u okruženju
s njegovim suviškom protein NDB1 inaktivira
njegovo usvajanje.
Dobro
je poznato da je dušična gnojidba
najznačajniji antropogeni izvor emisije
dušikovih plinova koji su kritične
komponente u izazivanju regionalnih
i/ili globalnih promjena u atmosferskim
uvjetima kao što su stvaranje magle
izazvano prisustvom amonijaka (NH3) i
dušikov monoksid (NO) i globalno
zagrijavanje zbog
didušikovog oksida
N2O.
|
08/2022
Kako biljke
jačaju imunitet |
Biljke su neprekidno izložene patogenim
mikroorganizmima (virusima, bakterijama i
gljivicama), štetnim insektima i biljojedima te su
tijekom evolucije razvile mehanizme obrane,
odnosno opremljene su urođenim imunološkim sustavom
za prepoznavanje fitopatogena, prijenos alarmnog
signala i brzo aktiviranje učinkovitih odgovora
obrane koji ograničavaju infekcije ili štete. Premda
su biljke kroz milijune godina evolucije razvile
sistemsku otpornost na patogene, njihova obrana nije
uvijek efikasna jer inducira rezistentnost patogenih
mikroorganizama kroz njihov proces adaptacije (tzv.
koevolucija), odnosno mogućnost izazivanja
infekcije/oboljenja sabotirajući imunološki sustav
biljaka.
Naime, mnogi fitopatogeni mogu manipulirati
signalnim putovima biljnih hormona (npr.
izbjegavanje ili ometanje signalnih putova, sinteza
spojeva slične biljnim hormonima i dr.).
Suvremena
istraživanja pokazuju da biljke pored kemijskog
odgovora posjeduju i imunološke mehanizme
inducirane sistemske otpornosti koji pružaju
zaštitu u duljem vremenskom periodu (slično
cijepljenju u humanoj medicini).
Najnovija istraživanja imunološke reakcije
biljaka identificirala su dvije klase malih,
bioaktivnih molekula i otkrila njihove načine
djelovanja unutar imunoloških odgovora biljnih
stanica radi poboljšanja njihove otpornost na
patogene mikroorganizme.
|
08/2022
Umjetna
fotosinteza bez sunčeve svjetlost |
Fotosinteza
(asimilacija CO2)
je u živom svijetu jedinstveni
fizikalno-kemijski mehanizam energetskog
inputa kojim zelene biljke, alge i
fotosintetske bakterije koriste svjetlosnu
energiju za sintezu organske tvari i to samo
iz ugljičnog dioksida i vode čime
je omogućen cjelokupan život na Zemlji.
Fotosintezu čini niz reakcija oksidacije
i redukcije i koja je evoluirala
milijunima godina, ali je još uvijek
vrlo neučinkovit proces koji prosječno
iskoristi tek 1 % sunčeve energije
te su stoga za uzgoj usjeva potrebne
velike površine za proizvodnju dovoljno
hrane. Naravno, veća energetska
efikasnost fotosinteze omogućila bi više
hrane s manjih površina.
Čini se da su nedavno znanstvenici s
UC Riversidea i Sveučilišta u
Delawareu pronašli način kako u
potpunosti zaobići potrebu za
biološkom fotosintezom i
sintetiziratii hranu neovisnu o
sunčevoj svjetlosti
pomoću umjetne fotosinteze.
Nova tehnologija koristi
elektrokatalitički proces u dva koraka za
konverziju ugljičnog dioksida i vode u acetat
(soli ili estri octene kiseline) uz pomoć
električne struje. Živi organizmi lako konzumiraju
proizvedeni acetat u mraku za svoj metabolizam,
odnosno rast i razvoj. Ovakav dvostupanjski
hibridni organsko-anorganski sustav, koji
kombinira solarne foto-naponske ploče za
pokretanje elektrokatalize, mogao bi povećati
efikasnost pretvorbe sunčeve svjetlosti u hranu do
18 puta.
|
07/2022
Mehanizam
reakcije biljaka na dodir |
Dugo je već
poznato kako dodir može izazvati stresnu
reakciju biljaka (fenomen je poznat još
od
Darwina),
ali do sada biljni mehanizam reakcije
nije bio jasan.
Sada su
istraživači sa Sveučilišta Lund u
Švedskoj otkrili mehanizam reakcije
biljaka na mehaničke podražaje. Naime, reakcije
biljaka na kemijske i druge podražaje ili
promjene u svom okolišu, npr.
navodnjavanje/zalijevanje, gnojidba itd.,
odavno su poznate. Biljke tada reagiraju
izravno na biokemijskoj razini, ali kada
presiječete ili ozlijedite biljku
aktiviraju se tisuće gena i oslobađaju se
hormoni stresa.
Potragaza novim
signalnim putovima i dalje nastavlja pa
se tako proučava stoljetna japanska
tehnologija koja uključuje gaženje
žitarica tijekom faze rasta kako bi se
dobile obilnije žetve. Istraživači
smatraju kako postoji još mnogo
nepoznatog u mehanizmu reakcije biljaka
na mehanički podražaj i kako to može
dovesti do povećanja prinosa i
poboljšane otpornosti usjeva na
mehanički stres.
|
06/2022
Simbiotske
bakterije mogu osigurati više prinose |
Poznato
je da simbiotske bakterije potiču rast
korijenskih dlačica u svim biljkama koje
ih imaju što je motiviralo istraživanje
kemijske interakcije između
unutarstaničnih (intercelularnih;
endofitnih) bakterija sa stanicama
korijena. Bakterije se lako prenose
prenose bakteriziranim (inokuliranim)
sjemenom, ali se i apsorbiraju iz tla ako
se već nalaze u njemu. Nakon unošenja u
stanice korijena
bakterije
proizvode etilen,
hormon
rasta biljaka
koji potiče rast korijenskih dlaka. Nakon
njihovog formiranja dio bakterija izbacuje
se u natrag tlo, a preostale bakterije u
korijenskim dlačicama se repliciraju i
pokreću njihov rast svakih 15 minuta dok se
u potpunosti ne razviju.
|
06/2022
Zbog klimatskih
promjena benefiti snježnog pokrivača za ozimu
pšenicu se smanjuju |
Poljoprivredna
proizvodnja je snažno i izravno podložna
vremenskim uvjetima te izložena ubrzanim
klimatskim promjenama koje su mnogo šire
od promjene prosječne temperature jer se
mijenjaju uobičajeni meteorološki obrasci
uz sve veću varijabilnost i vjerojatnost
pojave ekstremnih vremenskih događaja uz
očekivano daljnje pogoršanje. To uključuje
sve veću pojavu šteta u biljnoj
proizvodnji zbog suše u različitim
dijelovima vegetacijske sezone, zbog
vrućina, mraza u nedostatku snježnog
pokrivača, jakih oborina i oluja,
uključujući i njihove kombinacije.
Godišnji
prosjek snježnih dana jako se smanjio
u posljednje vrijeme, a on ima
višestruku funkciju jer: a) ponaša se
kao dinamičan akumulator latentne
topline; b) štiti od zračenja tako da
reflektira do 90 % kratkovalnog
zračenja (tzv. albedo);
c) izolira biljke (i mikroorganizme)
na površini i u gornjim slojevima tla
od niskih vanjskih temperatura i
smrzavanja jer je veoma porozan i ima
visok izolacijski kapacitet; d)
snježni pokrivač je rezervoar vode i
e) transportni je medij jer ga lako
pokreće vjetar, a kod otapanja u
tekućem agregatnom stanju lako prenosi
otopljene tvari.
|
05/2022
Nuklearna zima
i proizvodnja hrane |
Rat između Rusije i
Ukrajine te stavljanje ruskih nuklearnih snaga u
stanje visoke pripravnosti stvorile su zabrinutost
zbog mogućeg nuklearnog rata. Mnogi postavljaju
pitanje što bi se dogodilo u zemljama izvan ratnog
sukoba i kolika je to opasnost za cijelu planetu.
Računalni modeli predviđaju da bi veliki nuklearni
rat, prvenstveno između Rusije i SAD-a, mogao podići
više od 165 milijuna tona čađe u gornje slojeve
atmosfere zbog eksplozija više tisuća nuklearnih
bombi i šumskih požara koji bi uslijedili.
To bi izazvalo globalnu blokadu sunčevog zraćenja
na nekoliko godina zbog podizanja crne ugljične
čađe, kao i prašine u gornje slojeve atmosfere
(troposferu i stratosferu), prekrivajući veći dio
Zemlje crnim oblacima koji bi onemogućili
poljoprivrednu proizvodnje zbog znatnog pada
temperature i nedostatka svjetlosti za primarnu
organsku produkciju (fotosintezu).
Nuklearni rat
neizostavno bi uzrokovao globalni nedostatak
hrane, sveopću glad i smanjio ljudsku
populaciju na djelić njenog prijašnjeg broja,
osobito
u zemljama na višim geografskim širinama
kao što su Rusija i SAD.
|
05/2022
Razmjeri
erozije uzrokovani obradom tla |
Novo
istraživanje provedeno na američkom Srednjem
zapadu, na području autohtonih prerija, pokazalo
je neočekivano velike efekte erozije obrađivanih
tala.
Koristeći
topografsko mjerenje visoke razlučivosti
utvrđeno je da gubitak tla zbog obrade, od
početka biljne proizvodnje do danas, iznosi
0,2-4,3 mm godišnje što je dovelo do smanjenja
debljine tla u rasponu od 0,04-0,69 m, a to
odgovara stopama erozije prosječno 1,9 mm
godišnje.
Procjena gubitka organskog C
u odnosu na prirodne ekosustave za većinu
poljoprivrednih tala je 20-40
t/ha tijekom povijesti poljoprivrednog
korištenja zemljišta. Rezultati kontrole
plodnosti na području istočne Hrvatske na
~25.000 uzoraka pokazali su prosječan sadržaj
organskog ugljika u tlu 53,18 t/ha (7,24
do 214,77 t/ha, odnosno prosječno
91,7 t/ha humusa u oraničnom sloju, što
je preračunato na ukupni dušik (Nu) oko 4.6
t/ha te se uz prosječnu godišnju stopu
mineralizacije humusa od 1% može očekivati u
prosjeku 46 N kg/ha/god.
|
04/2022
Umjetna inteligencija
i hiperspektralna analiza ugljika u tlu
|
Poznavanje koncentracije i koncentracije i/ili
sadržaja ugljika u tlu važan su element i
pokazatelj zdravlja tla, kao i biljne
produktivnost te se utvrđuje redovito kemijskom
analizom tla. Međutim, koliko je organskog
ugljika u tlu
šire,
npr. na regionalnoj, nacionalnoj ili globalnoj
razini, malo je poznato jer se laboratorijska
analiza humusa radi samo za određene proizvodne
parcele, relativno je spora i skupa,
a konc.
humusa u tlu, premda se mijenja sporo,
ovisno o načinu i intenzitetu eksploatacije tla i
redovito pada nakon privođenja djevičanskog tla
poljoprivrednoj proizvodnji.
Najnovija
istraživanja pokazali su da nove metode strojnog
učenja
(AI,
odnosno
umjetna
inteligencija)
temeljene na hiperspektralnim mjerenjima mogu
pouzdano procijeniti sadržaj organskog C u tlu
što omogućuje praćenje površinskog organskog
ugljika u tlu na velikim područjima pomoću
satelita, aviona ili dronova. Naime, tlo
reflektira svjetlost u jedinstvenim spektralnim
pojasevima koji se mogu već dulje vrijeme
interpretirati i tako procijeniti kemijski
sastav površine tla, a uvođenjem i razvojem
novih algoritama strojnog učenja (AI) kojim se
uklanjaju smetnje vegetacije, vlage tla i dr.
„šumovi”, utvrđeno je da takav pristup daje vrlo
točan sadržaj organskog ugljika u tlu te tako
omogućuje točnije bilanciranje i globalni ciklus
ugljika, odnosno pouzdanije procjene trenda i
brzine klimatskih promjena.
|
03/2022
Inovacije u agrikulturi |
Kray
Technologies dizajnirao je prvu na svijetu potpuno
digitalnu i bespilotnu autonomnu (dron) prskalicu
za usjeve
kojom je moguće zaštiti ili prihraniti do
500 ha dnevno pa je izvrsna zamjena za
poljoprivrednu avijaciju jer troši manje goriva,
zahtjeva manje ljudi za održavanje, radi pri
brzinama od 0 - 110 km/h pokrivajući
ogroman prostor u kratkom vremenu. Ovakav način
njege usjeva je veoma učinkovita tehnologija koja
smanjuje troškove primjene za 90 % i na oko
1 $ po hektaru.
Između poljoprivrednika i
ptica neprestana je borba jer štetočine poput
čvoraka, kosova i vrana mogu uništiti i do
75 % usjeva ili plodova u voćnjacima unutar
nekoliko dana prije žetve/berbe. Da bi spriječili
štetočine uzgajivači najčešće postavljaju
strašila, od tradicionalnih pa sve do propan
topova, ali to najčešće nije dovoljno.
Automatizirani laser, čija je cijena tek
500 $, pokriva prečnik od ~180 m i
učinkovito straši ptice te ih tako sprječava da
unište bilo koji usjev ili nasad. Lasersko
strašilo je manje manje destruktivno za okoliš,
tiho, ptice se teško navikavaju na takvo
strašenje, a i zahtijeva mnogo manju investiciju u
usporedbi s korištenjem mreža.
Uzbudljiv novi razvoj u
kontroli bolesti je
vektorizacija pčela.
Tvrtka
Bee
Vectoring Technology (BVT,
Kanada,
Mississauga,
Ontario) tvrdi
kako je vektorizacija pčela učinkovita u
integriranom upravljanju bolestima i kontroli
štetočina. Tehnologija
koristi prirodnu gljivu zvanu BVT-CR7
(preparat Vectorite),
koja pomaže u zaštiti usjeva od raznih
bolesti. Otopina Vectorite se stavlja u
košnice komercijalno uzgajanih pčela i one ju
raznose po okolnim usjevima i poljima. Osim
povećane otpornosti na bolesti, tehnologija
također pospješuje rast biljaka dodatkom
različitih tvari za biološku kontrolu i to bez
bez upotrebe sintetskih kemijskih pesticida.
Proces vektorizacije
pčela može se primjenjivati i za prirodno
oprašivanje s prethodno sakupljenom peludi i
ne predstavlja nikakve zdravstvene rizike za
pčele, ljude i okoliš. Pčele
mogu prenositi istovremeno jedan ili više
bio-preparata na cvjetove koji
su najčešće cilj napada različitih bolesti i
štetnika.
|
02/2022
Bio-obrada tla kao nova perspektiva za održivu
poljoprivredu |
Suvremena
biljna proizvodnja često zanemaruje štetne
učinke obrade na tlo i okoliš jer primjena
teških strojeva, pogotovo kad je tlo vlažno,
dovodi do njegovog zbijanja, ograničene aeracije
i drenaže što ograničava rast korijena i
smanjuje prinos usjeva. Osim toga, oranje,
posebno dublje (>25 cm), je skup zahvat koji
zahtijeva snažne traktore, višebrazne plugove,
ravnanje tla i njegovu predsjetvenu pripremu,
veliku potrošnju goriva i znatan utrošak
vremena. Zbog takvih problema sve je više
istraživanja zaštite tla od degradacije
uvođenjem različitih tipova konzervacijske
obrade, uključujući i potpuni izostanak bilo
kakve mehaničke obrade (izravna sjetva).
Novu
perspektivu mnogi biljni proizvođači vide u
tzv. bio-obradi tla pomoću sjetve postrnih i
zimskih pokrovnih usjeva koji ostavljaju iza
sebe tzv. bio-pore koje omogućuju infiltraciju
i drenažu vode i prodor zraka, ali i
poboljšavaju strukturu tla.
|
01/2022
Manipuliranje fotorespiracijom kako bi usjevi
izdržali buduće klimatske promjene |
Velika
većina biljaka pripada C-3 tipu fotosinteze
(~95 %) čiji intenzitet opada u prisustvu
kisika zbog povećane fotorespiracije (tzv. Warburgov
efekat) jer stimulira enzime
glikolatfosfat-sintetazu i glikolat-oksidazu i
kompetitivno blokira fiksaciju ugljičnog
dioksida CO2 pomoću
RuBisCO enzima (ribuloza-1,5-bisfosfat
karboksilaza-oksigenaza) uz pojavu
pseudocikličnog transporta elektrona.
Približno
20 % vremena RuBisCO veže kisik umjesto
ugljični dioksid (djelujući kao oksigenaza)
što rezultira snižavanjem fotosinteze kroz
proces fotorespiracije. U sadašnjim uvjetima,
fotorespiracija može smanjiti prinos zrna
poput pšenice za oko 36 % što je gubitak
od 148 trilijuna kalorija u pšenici i soji,
kalorijama koje bi mogle prehraniti milijune
ljudi. Poljoprivredni proizvođači u regijama
oko ekvatora mogu zabilježiti još veće gubitke
zbog povišene temperature, pri čemu se očekuje
da će problem s klimatskim promjenama sve više
eskalirati diljem svijeta.
|
12/2021
Učinkovit i
jeftin način otkrivanja prijevara s hranom &
Važnost oprašivača |
Prijevare
vezane uz način, osobito organski, kao i
navođenje krivog geografskog podrijetla hrane
svake godine uzrokuju milijarde dolara ekonomske
štete pa su se
botaničari sa Sveučilišta u Bazelu
potrudili razviti model koji se može koristiti
za određivanje podrijetla (autentičnosti) hrane
na učinkovit i jeftin način. Unaprijedili su
metodu/model koji se uz
manje prilagodbe može koristiti za određivanje svih
biljnih proizvoda što
omogućuje jednostavno i brzo utvrđivanje geografskog
podrijetla različitih biljnih proizvoda (npr. začini, med, maslinova ulja,
droge i dr.).
Bez oprašivača, trećina
vrsta cvjetnica ne bi proizvela sjeme, a polovica
bi pretrpjela smanjenje plodnosti za 80% ili više.
Stoga, iako je samooprašivanje uobičajeno u
biljnom svijetu, ona nipošto ne nadoknađuje u
potpunosti smanjenje usluge oprašivanja. Oko 175
000 biljnih vrsta (polovica svih cvjetnica)
uglavnom se ili čak potpuno oslanja na životinjske
oprašivače pa bi smanjenje broja oprašivača moglo
uzrokovati velike poremećaje u prirodnim
ekosustavima, uključujući gubitak biološke
raznolikosti.
Naime, smanjenje brojnosti i vrste
oprašivača imat će negativne učinke na biljke,
smanjit će se broj
zahvaćenih biljnih vrsta, a to će se
vrlo brzo odraziti na životinjskim vrstama i
ljudskoj populaciji u pojedinim regijama koji
ovise o ugroženim biljnim vrstama. Budući da su
oprašivači su
podjednako važni za usjeve, kao
i veću biološku raznolikost, očekuje se da njihovo
smanjenje može utjecati na masovniju pojavu
korova, odnosno biljaka
koje se ne oslanjaju na oprašivače.
|
11/2021
Koliko su
klimatske promjene loše za kukuruz, uzimajući u
obzir i korov? |
Očito je da se klima ubrzano mijenja pa su sve
češće pojave ekstremnih temperatura koje uzrokuju
zemljišnu i atmosfersku sušu, naročito ljeti. U
prirodnim uvjetima, kao i poljoprivrednoj biljnoj
proizvodnji, biljke su neprestano i istovremeno
izložene različitim kombinacijama stresnih faktora
koji tada u pravilu čine veću štetu prema šteti
uzrokovanoj pojedinačnim nepovoljnim utjecajima.
Međutim, najčešće se zaboravlja da nepovoljni uvjeti
manje utječu na korove i da oni mogu znatno pojačati
štetne efekte stresnih kombinacija.
Klimatske promjene će,
prema znanstveno utemeljenim procjenama, značajno
smanjiti prinos kukuruza do kraja ovog stoljeća,
čak i do 28 %. No u tim izračunima nedostaju
korovi kao ključni faktor dodatnog smanjenja
prinosa kukuruza. Od 1992. godine u programu
vrednovanja herbicida na Sveučilištu Illinois
provedeno je više od 3000 pojedinačnih ispitivanja
herbicida na 107 parcela u cijelom Illinoisu i to
na različitim tipovima, uglavnom humoznih tala
prosječnog pH = 6,1. Za svaki korov
izračunat je konkurentski indeks (CI) i izračunat
gubitak prinosa kukuruza u postotku. Istraživani
su korovi s visokim CI, npr. Setaria
faberi Herm., Ambrosia
trifida L., Amaranthus
tuberculatus Moq.
i dr., premda veliku štetu kukuruzu mogu nanjeti
i korovi niskog konkurentskog indeksa
(CI <2), kao što je loboda, kad su gusto
zastupljeni.
|
10/2021
Zeleniji način
proizvodnje uree
&
Model dinamičke
fotosinteze |
Urea
s 46 % N je najkoncentriranije i najčešće
primjenjivano dušično gnojivo iz kojeg biljke
lako usvajaju dušik. Ne sadrži punilo
(balast), lako otapa u vodi pa se može
koristiti za osnovnu gnojivu, prihranu
(potrebne su razvijene biljke s dovoljnom
razinom metabolizma za njenu brzu ugradnju u
organsku tvar), folijarnu ishranu, fertigaciju
ili kemigaciju.
Sinteza uree odvija se pod visokim tlakom od ~200
bara uz povišenu temperaturu pri čemu se potroši ~2%
svjetske potrebe za energijom uz značajnu emisiju CO2.
Istražujući mogućnost alternativnog, „zelenijeg“
postupka sinteze uree istraživački tim s Tehnološkog
sveučilišta Nanyang (NTU Singapore) uspio
je poboljšati postupak elektrokatalize za pokretanje
kemijskih reakcija za njenu proizvodnju, a proces je
visoko učinkovit uz prinos uree od 53,4% što je
konkurentno trenutnoj industrijskoj metodi po
Haber?Boschov postupku koji ovisi o fosilnim
gorivima.
Nova je metoda
dovoljno jednostavna da se usvoji, čak i u malim
pogonima te bi poljoprivrednici mogli lako
upravljati elektrokatalitičkim uređajem za sintezu
uree, a u budućnosti s napretkom solarne
tehnologije bi se mogla koristiti i obnovljiva
energija za pokretanje procesa sinteze uree.
|
09/2021
Crvene biljke
pokazuju kada gljive rastu u korijenu
|
Mikoriza je mutualistička simbioza korijena
i gljiva (oba organizma imaju korist) u
rizosfernom području, a
endomikoriza (vezikularno-arbuskularna mikoriza)
je prisutna kod gotovo svih zeljastih
kritosjemenjača. Arbuskularna mikoriza (AM)
veoma je raširena i utječe na bolje usvajanje
vode i hraniva, odnosno utječe na povećanje
prinosa usjeva. Međutim, poboljšanje simbioze
(udruživanja) gljivica AM i različitih biljnih
vrsta zahtijeva poznavanje dinamike kolonizacije
domaćina u različitim agronomskim i ekološkim
kontekstima. Proces star 400 milijuna godina i
prvi put je vizualiziran u stvarnom vremenu u
korijenu živih biljaka.
Budući da se gotovo sve
uzgajane biljke udružuju s određenom vrstom gljiva
arbuskularne mikorize u tlu, to značajno povećava
aktivnu površinu i moć korijena za usvajanje vode
i hraniva, odnosno utječe na povećanje njihove
biomase i prinosa. Npr., gljivica Glomus
intraradices povećava usvajanje
fosfora za više od 30 %, a što više
hraniva biljke usvoje iz tla, potrebna je manja
doza gnojiva te je razumijevanje mikorize stalni
istraživački izazov koji pobuđuje sve više pažnje
u biljnoj proizvodnji.
|
09/2021
Kako kut rasta
biljnog korijena utječe na usvajanje vode i
hraniva
|
Kako
kut rasta korijena utječe na dubinu ukorjenjivanja
kukuruza, riže, graha, pšenice i drugih biljnih
vrsta te tako ima izravan utjecaj na akumulaciju
biomase, usvajanje hranjivih tvari vode, osobito u
uvjetima edafskog stresa (npr. suše).
U
mnogim genotipovima kukuruza kut rasta u
čvorovima korijena podudara se s dostupnošću
vode, dušika i fosfora u gornjem sloju tla.
Međutim, s odmicanjem vegetacije arhitektura
krune korijena kukuruza se mijenja jer se
progresivno formiraju strmijim kutovi rasta
što se podudara s većom raspoloživosti vode i
dušika u dubljim slojevima tla.
Istraživači sa sveučilišta Penn State proučili
su gotovo 500 linija kukuruza te ispitali
funkcionalnu korisnost promjene kuta korijena za
usvajanje dušika i utvrdili da kukuruz sa strmijim
kutovima rasta postiže 18 % veću biomasu
izdanaka i 29 % veću akumulaciju dušika.
|
08/2021
Vruće noći
zbunjuju biološki sat i štete prinosima usjeva
|
Porast noćnih temperatura
zbog globalnih klimatskih promijena ograničava
prinose riže što je utvrđeno najnovijim
istraživanjima. Naime, toplije noći remete biološki
sat riže tako da se ekspresija stotine gena događa
prerano, a podjednakog broja gena prekasno.
Provedeno egzaktno
istraživanje s rižom na dvije lokacije (Filipini)
u kontroliranim uvjetima pokušalo je odgovoriti na
pitanje kako povišene noćne temperature utječu na
njen rast i prinos. Analizom je utvrđeno da se
više od 1000 gena aktivira u pogrešno vrijeme, kad
su noćne temperature bile više, uključujući i one
za fotosintezu koji u normalnim okolnostima
postaju aktivni kasnije tijekom dana. Također,
stotine drugih gena postalo je aktivno mnogo
ranije navečer nego li je to normalno remeteći
tako fino podešeno vrijeme odvijanja fizioloških
procesa potrebnih za postizanje optimalnog
prinosa.
Vjerojatno je se to događa i kod većine drugih
biljaka.
|
08/2021
Enzim koji
aktivira usvajanje nitrata
|
Japanski istraživači s
Nagoya University identificirali su biljni enzim
ključan za aktivaciju mehanizma unosa nitrata
korijenom kao odgovor na manjak dušika. Naime,
opskrbljenost biljaka s dovoljno dušika ima izuzetan
značaj u tvorbi prinosa i njegove kakvoće te je ovo
otkriće izuzetno važno jer objašnjava funkcioniranje
biljaka u nepovoljnom okruženju i otvara mogućnost
poboljšanja poljoprivredne proizvodnje u takvim
okolnostima. S druge strane, biljke obilato koriste
mogućnost akumulacije nitrata jer se njihova
redukcija događa/regulira enzimima nitratne i
nitritne reduktaza pa se ugradnja N-NH4 u
organsku tvar (aminokiseline) obavlja kad je to
fiziološki potrebno.
Pojačana aktivnosti
CEPH pomoću genetskog inženjeringa mogla bi
omogućiti kreiranje biljaka koje rastu čak i u
tlima s niskom razinom hranjivih sastojaka, a to
bi zasigurno korjenito promijenilo uzgoj biljaka i
proizvodnju dovoljno hrane.
|
07/2021
Mehanizam
otpornosti zobi na zarazu patogenima
|
Štete na usjevima zbog infekcije gljivicama hrđe
značajno ograničavaju proizvodnju hrane širom
svijeta. Ovi razorni patogeni napadaju žitarice,
ali i mnoge druge usjeve poput šećerne trske,
soje, kave itd., a primjena fungicida, osim što je
skupa, predstavljaju značajno ekološke
opterećenje.
U utrci za prevencijom i kontrolom epidemija
bolesti hrđe, istraživači su konačno shvatili
što zobi daje otpornost na zarazu i kako se
gljivice hrđe prilagođavaju na otpornost usjeva
sekvencioniranjem genoma gljivica koje uzrokuju
hrđu zobene metlice i žutu ili prugastu hrđu
(Puccinia striiformis) pšenice, dva najrazornija
patogena u zobi i pšenici. Otkriće otvara
mogućnost za nove načine obrane pšenice i drugih
žitarica od gljivičnih bolesti
|
06/2021.
Proteine koji
osjećaju dodir posjeduju i biljke
|
Mehanotransdukcija, pretvorba mehaničkih sila u
biološke signale slabo je poznat mehanizam
senzorne transdukcije, kako kod sisavaca tako i
biljaka. Naime, biljke reagiraju na širok raspon
mehaničkih sila, uključujući širenje stanica,
osmotsku regulaciju, gravitaciju, dodir, vjetar i
podzemne korijenske barijere i dr. Proteine koji
osjećaju mehaničku silu (tzv. piezoproteini) i
omogućavaju ljudima i životinjama osjet dodira i
važni su za mnoge druge tjelesne funkcije
posjeduju i biljke i omogućavaju mnoge biljne
funkcije kao i pravilan rast korijena. Ovo otkriće
ukazuje na drevno evolucijsko podrijetlo tzv.
piezoproteina za koje se smatralo da ih posjeduju
samo životinje i ljudi.
Otkriće da piezoproteini djeluju kao
pretvarači mehaničkih sila u biljkama
(mehanosenzori, mehanotransduktori), jednako kao
kod životinja, sugerira značaj ovih proteina za
sve žive organizme na Zemlji.
|
06/2021.
Redefiranje suše
i poboljšanja u navodnjavanju usjeva
|
Istraživanja na Sveučilišta Illinois su pokazala
da deficit tlaka vodene pare u zraku čini
~90 % promjena u provodljivosti, odnosno
otvorenosti puči usjeva kao pokazatelja stresa
suše i utječe na ~85 % promjena sinteze
organske tvari biljaka.
U istraživanjima je primjenjeno više
tehnologija, uključujući terenska mjerenja,
razne izvore satelitskih podataka, simulacije
hidroloških modela i službene statistike prinosa
usjeva i potvrđeno je da visok deficit tlaka
vodene pare objašnjava najveći udio
varijabilnosti u prinosu usjeva, a pruža
najranije upozorenje za gubitak prinosa u
usporedbi s ostalim mjernim podacima ciklusa
vode i tradicionalnim indeksima suše.
Stoga su definirali novi indeks suše koji
integrira deficit tlaka vodene pare u zraku,
vlažnost tla i intenzitet evapotranspiracije i
kojim mogu objasniti >70 % promjene
prinosa.
|
05/2021.
Biosenzori
|
Suvremeni biosenzori u realnom vremenu
registriraju što se trenutno događa u živim
bićima, uključujući i biljke, npr. postoje li
problemi s ishranom (ima li u tlu dovoljno vode i
hraniva), jesu li usjevi i nasadi bolesni ili
napadnuti od štetnika i dr. Biosenzori su efikasna
zamjena za tradicionalne analitičke metode, jer su
dovoljno precizni, znatno brži, jednostavni za
korištenje, ekonomični i pouzdani. Oni udružuju
prepoznavanje nekog događaja (promjena energije,
tvari, kemijskih reakcija) s pretvaračem
(transduktor) u razumljiv signal/mjernu jedinicu
te u potpunosti zamjenjuju pojedinu analitičku
metodu.
|
04/2021.
3D kartiranje
oraničnog sloja tla
|
Kartiranje zemljišta (klasificiranje i
istraživanje njegovih pedo-fizikalnih, kemijskih i
bioloških, odnosno ukupnih produkcionih svojstava)
svojevrsna je dijagnostika, inventarizacija i
karakterizacija temeljem koje je moguće pouzdano
definiranje pogodnosti za različite namjene
prirodnih resursa, prostorno planiranje,
poljoprivredno proširenje, zaštita okoliša i
slični projekti.
Trodimenzionalno kartiranje tla nije novi
koncept, ali se korištenjem suvremene digitalne
tehnologije i moćnim računalnim kapacitetima 3D
karte brzo, lako i jeftino kreiraju. Uobičajene
tehnike za procjenu svojstava tla u
trodimenzionalnom prostoru uključuje
geostatističku interpolaciju pojedinih, ili
kombinacije atributa u oraničnom sloju.
|
03/2021.
Kako i zašto
biljke formiraju Kasparijev pojas u
endodermi?
|
Zatajenje funkcije Kasparijevog pojasa relativno
je često u vidu hidrauličkog kvara, doduše znatno
rjeđe u agrofitocenozama (biljke iste vrste;
usjev; nasad) nego li u prirodnim
fitocinezoma, osobito šumama, a označava se
kao embolija ili začepljenje provodnog tkiva
biljaka. Emboliju (začepljenje) treba razlikovati
od kavitacije (nastaje zbog zračnih čepova), a
oboje dovode do prekida provodljivosti ksilema
zbog vodnog stresa (suše), smrzavanja biljaka,
djelovanja patogena ili zatvaranja puči (tzv.
ugljična glad), odnosno prestanka fotosinteze.
|
02b/2021.
Što su Archaea?
|
Mnogi misle kako mikroorganizmi uzrokuju samo
infekcije i bolesti, osim možda nekoliko vrsta
dobrih koji žive u nama i pomažu nam, između
ostalog u probavi hrane. Istina je puno drugačija.
Naime mikroorganizmi su ogromna grupa raznolikih
živih bića mikroskopske veličine od kojih velik
broj ima vitalnu ulogu u funkcioniranju života na
našoj planeti Zemlji kao što su npr. ekološki
procesi poput uklanjanja CO? iz atmosfere, ili
recikliranja otpadnih materijala i hranjivih
sastojaka u tlu i vodi itd. Mnoge vrste
mikroorganizama nisu još otkrivene, ili se malo
zna o njihov djelovanju i funkcijama, a u takve
spadaju i arheje (Archaea).
Nova istraživanja potvrđuju pretpostavku o
pretežnoj ulozi AOA u kontroli amonijeve
oksidacije u kiselim tlima, što je radikalno
revidiralo prethodnu mišljenje da oksidaciju
amonijskog dušika u tlu isključivo reguliraju
autotrofni AOB (Amonij-oksidirajuće bakterije),
a povremeno i heterotrofni nitrifikatori.
Otkrivanje ovog ključnog procesa u široko
rasprostranjenim kiselim tlima pomoglo bi u
razvoju učinkovitih bioloških strategija za
bolje upravljanje prometom i ravnotežom dušika u
tlu.
|
02a/2021.
Mikro
granulirana gnojiva i njihova primjena
|
Mikro granulirana gnojiva dizajnirana su
za lokaliziranu
primjenu te nesmetano prolaze za
vrijeme aplikacije kroz cijevi do depozitora u tlu
odmah pored, ili ispod sjemena, jer imaju sitne i
glatke granule, teško se mrve (ne sadrže prašinu),
što uz jednostavno rukovanje omogućuje precizno
doziranje hraniva u blizini sjemena, odnosno
korijena. Mogu sadržavati i različite dodatke kao
što su mikroelementi (npr. Zn, B i dr.), kao i
mikrobiološke inokulante (npr. rodovi
Rhizobia, Bacillus,
Pseudomonas, Azotobacter, mikorizne gljive i dr.),
fitostimulatore (fitohormone) i sl. mogu biti i s
usporenim oslobađanje hraniva, tzv. pametna
gnojiva, a efekt oslobađanja hraniva s
vremenskom zadrškom može se postići i jeftinim
rješenjima, npr. korištenjem različitih
otpadnih proteina (surutke, soje i sl.) koji se
razgrađuju u tlu bez prethodne obrade, a imaju i
važnu ulogu kao hranjive tvari za mikroorganizme.
|
01/2021.
Ciklus dušika i
fosfora u oceanima
|
Nova otkrića
sugeriraju da duboki ocean vrvi organizmima
koji proizvode prirodna gnojiva. Otkrivena je do sada
nepoznata vrsta oceanskih jednostaničnih
fotosintetskih bakterija koje fiksiraju
molekularni dušik i transformiraju ga u oblik
koji drugi organizmi mogu koristiti, odnosno
reduciraju atmosferski plinoviti dušik (N2) do
amonijaka. Ovo otkriće može pomoći boljem
razumijevanju i modeliranju globalnog
oceanskog ciklusa dušika (N) i ugljika (C).
Naime, premda dušik čini gotovo 80 %
(volumno) Zemljine atmosfere (78,084 %),
većina organizama, osobito biljaka, može ga
koristiti samo kada je kemijski vezan na druge
elemente, npr. kao mineralni oblici dušika NH4
ili NO3, a kao komponenta proteina
N je neophodan za sva živa bića.
Kruženje
fosfora u prirodi dobro je poznato u
kopnenim ekosustavima, ali je zapaženo da
u oceanima mikrobi transformiraju fosfor
još uvijek na nepoznat način. Nova studija
otkriva morski ciklus fosfora koji je mnogo
složeniji nego što se prije mislilo, a
odvija se brzo u realnom vremenu.
|
12/2020.
Od nitratne do
fosfatne krize
|
Cilj EU nitratne direktive iz 1991. god.
(91/676/EEZ) je smanjiti i zaustaviti onečišćenje
voda nitratima iz poljoprivrednih izvora kako bi
se spriječilo zagađenje zaliha vode. Tada se
smatralo se da će to također pomoći u zaštiti
ugroženih biljnih vrsta koje mogu biti oštećene
visokom razinom nitrata u tlu i vodi
U najnovijem istraživanju u 8 zemalja sjeverne
Euroazije međunarodni tim istraživača, otkrio je
da mnoge ugrožene biljne vrste zapravo trpe zbog
ove politike jer je zanemarena uloga ostalih
makronutrijenata. Analizirajući vezu između
bazena biljnih vrsta i njihovih potreba za makro
hranivima u zeljastim ekosustavima pokazalo je
da je apsolutna i relativna dostupnost fosfora
(P) kritičnija od dostupnosti dušika (N) i
kalija (K). Premda je nitratni dušik (NO3-)
važan za biljne vrste, njegova prekomjerna
količina može naštetiti biljnoj biološkoj
raznolikosti. Naime, biljne vrste koje
zahtijevaju visoku razinu nitrata mogu istisnuti
druge vrste prilagođene njegovim niskim
razinama.
|
11/2020.
Kako divlji
rođaci suvremenih usjeva mogu ublažiti
klimatske posljedice?
|
Ogromne količine stakleničkih plinova
zagrijavaju Zemlju i mijenjaju klimu. Ekstremne
vremenske situacije sve su češće i jače, poplave
su češće, suše dulje traju, a neke su bolesti i
štetnici su jači nego ikad. To nisu samo loše
vijesti već i činjenice koje se reflektiraju na
proizvodnju hrane. Posebno su usjevi ranjivi jer
su oplemenjivanjem (pomoću selekcije, križanja i
metodama biotehnologije) postali ovisni o
ljudskoj njezi te izloženi različitim pretnjama
sve većeg intenziteta što će se vjerojatno i dalje
pogoršavati.
Premda „divlji“, nekultivirani rođaci domaćih
usjeva izgledaju kao korovi, oni tisućama godina
žive u surovim klimatskim uvjetima bez ikakve
ljudske pomoći. Njihova otpornost na ekstremne
uvijete okoliša daje nadu da se ta njihova
vitalna snaga može prenijeti i na moderne
kultivare, ali tako da i dalje budu kvalitetna i
ukusna hrana. Zbog toga je bilo potrebno
istražiti ima li takav pristup očekivani učinak
i daje li prednost tako oplemenjenim usjevima, a
kao objekt istraživanja izabran je durum, tvrda
pšenica (Triticum durum) s visokim sadržajem
proteina.
|
10/2020.
Razlike između
precizne, pametne i digitalne
poljoprivrede
|
S razvojem i korištenjem satelitskih snimaka,
dronova, senzorske tehnologije i niza drugih
tehnoloških inovacija, moderna poljoprivredna
proizvodnja ubrzano se mijenja. Modernizacija
poljoprivrede i korištenje digitalnih tehnologija
dovela je do pojave novih koncepata kao što su
precizna poljoprivreda, pametna poljoprivreda i
digitalna poljoprivreda. Ovi pojmovi, premda se
često misli da su sinonimi, ipak se ponešto
razlikuju u značenju.
Digitalna poljoprivreda obuhvaća sve aspekte
poljoprivredne proizvodnje i strukturno je
slična konceptu pametne poljoprivrede. Međutim,
kako se parametri poljoprivredne proizvodnje
razlikuju od industrijskih procesa, jer ih
izravno određuju prirodni i biološki čimbenici,
primjereniji je izraz digitalna poljoprivreda.
|
09/2020.
Pametna
poljoprivreda
|
Pametna poljoprivreda (Smart Farming)
je suvremeni termin za primjenu podataka i
komunikacijskih tehnologija (Information and Communication
Technologies;
ICT) u poljoprivredi te se često naziva Treća
zelene revolucija ili Poljoprivreda 4.0.
Nakon napretka u uzgoju biljaka i napretka u
oplemenjivanju/genetici, treća zelena
revolucija, odnosno primjena automatiziranih
rješenja poljoprivrednoj proizvodnji,
zasniva se na kombiniranoj primjeni ICT
rješenja, odnosno opremi za preciznu
agrotehniku, korištenju interneta (Internet of Things; tehnologije
i sustavi koji se temelje na internetu; IoT),
senzorima i aktuatorima, sustavima za
geopozicioniranje, brojnim podacima o prostoru,
klimi, tlu, biljkama, tehnologiji i dr.,
bespilotnim letjelicama (Unmanned Aerial Vehicles;
UAV; dronovi), robotici itd.
|
08/2020.
Inhibicija
ureaze
|
Urea je u svijetu trenutno najčešće korišteno
dušično gnojivo (~60 %) i njena potrošnja i dalje
raste, što zbog niže cijene N iz uree, visoke
koncentracije N te stoga i nižih transportnih i
distribucijskih troškova u odnosu amonijev nitrat.
Nakon unosa u tlo urea doživljava vrlo brzu
enzimsku hidrolizu, 1015 puta veću od ne
katalizirane reakcije enzimom ureazom koja je
ovisna o niklu (Ni) i transformaciju do
anorganskih (mineralnih) oblika dušika.
Katalizator odgovoran za hidrolizu uree je vrlo
učinkovit enzim ureaza (urea aminohidrolaza) koji
proizvode brojne tzv. ureolitičke bakterije.
Budući da je enzimska kataliza hidrolize uree
veoma brza, posebice kad su uvjeti za djelovanje
ureaze u tlu povoljni (npr. prisustvo Ni, povoljna
temperatura i vlaga tla), vrlo su česti su znati
gubici dušika nakon gnojidbe ureom. Izgubljena
količina dušika ovisna je o svojstvima tla pa na
laganim i karbonatnim tlima, plitkoj ili
površinskoj primjeni uree, pri višim temperaturama
i većoj vlažnosti tla gubitak dušika iz uree može
biti i do 50 %.
|
07/2020.
Digitalna
analiza fotografije usjeva
|
Canopeo je besplatna aplikacija za pametni
mobitel koja brzo, pouzdano, jednostavna i
učinkovita može analizirati/nadgledati zeleni
biljni pokrov (FGCC; Fractional Green Canopy Cover)
usjeva. Oslanjaju se na digitalnu analizu
fotografije snimljene mobitelom in-situ. Metoda je
nedestruktivna i dovoljno pouzdana te danas široko
korištena u odnosu na destruktivne metode koje
zahtijevaju uzorkovanje biljnog materijala,
njegovu pripremu (sušenje, usitnjavanje) i
kemijsku analizu. Osim aplikacije Canopeo, moguće
je drugim aplikacijama i složenijim sustavima za
skeniranje i digitalnu analizu slike utvrditi i
druge parametre, npr. koliki je LAI (indeks lisne
površine) ili PAI (indeks biljne površine), koliko
je učešće mahunarki u krmnoj smjesi, koji je broj
zrna u klasu žitarica, broj vlati, koncentracija
klorofila i dr.
|
06/2020.
Novosti u
liječenju biljnih epidemija
|
Čovječanstvo je trenutno zaokupljeno rješavanjem
pandemije Covid-19, a istovremeno u biljnom
svijetu vlada nekoliko epidemija koje napadaju
nasade i dovode u opasnost globalnu proizvodnju
hrane. Primjerice, naranče, masline i banane već
su ugrožene na mnogim područjima bolestima koje
napadaju provodni sustav biljaka i koje se ne mogu
spriječiti, a niti liječiti primjenom pesticida.
Novo razvijen metoda na Masachusetts Institute
of Technology (MIT) koja koristi mikroinjektore
(fitoinjektori) izrađene iz biomaterijala
omogućuje uzimanje uzoraka te determinaciju
patogena, kao i unos potrebnih supstanci/biljnih
lijekova (mikro hraniva, hormona ili gena) na
točnu lokaciju.
|
05b/2020.
Kako
mikroorganizmi iz tla podižu imunitet
usjeva?
|
Biljke unutar usjeva ne mogu se samo
izolirati ili staviti u karantenu tijekom
izbijanja bolesti, ali kad su inficirane nekim
patogenom mogu zatražiti pomoć od korisnih
mikroorganizama iz tla i spriječiti pogubni
utjecaj velikog broja bolesti.
Odavno je poznato da vlaknaste gljive iz roda
Trichoderma mogu kontrolirati neke bolesti te je
sve više istraživanja koja pokušavaju razjasniti
mehanizam biokontrole bolesti bilja. Naime,
interakcija korijena s micelijem nekih gljivica
potiče rast i obrambene reakcije biljaka.
|
05a/2020.
Kako biljke
oglašavaju alarm zbog opasnosti?
|
Mehanizmi otpornosti, odnosno tolerancije
biljaka na stres, započinju percepcijom, slijedi
aktivacija gena za proizvodnju specifičnih tvari
koje se uključuju u zaštitu i popravak staničnih
struktura. Otuda je prepoznavanje signala stresa
ključno u indukciji tolerancije bilja na abiotski
stres. Nažalost, biljke koje su dulje vrijeme
izložene stresu, odnosno nepovoljnim ili čak
ekstremnim uvjetima vanjske sredine, redovito
postižu niži prinos kao posljedicu fiziološkog
mehanizma adaptacije (prilagodbe).
Brojna istraživanja pokazala su da važnu ulogu
u signalizaciji različitih abiotičkih stresova,
uključujući sušu, zaslanjenost tla, biljne
ozljede i niske temperature, imaju jasmonati
(JA; Jasmonic acid), oksidirani derivati
linolenske kiseline.
|
04/2020.
Najznačajnije
suvremene inovacije u agrikulturi
|
Inovacije u korištenju zemljišnih resursa,
posebno u pogledu tla, vode i energije, značajno
povećavaju učinkovitost i visinu prinosa i utječu
na globalni rast održive i profitabilne
proizvodnje hrane. U tekstu je opisan značaj
podataka o svojstvima tla, primjena bespilotnih
letjelica i urbana poljoprivreda, odnosno
hidroponski i akvaponski uzgoj.
|
03/2020.
Utjecaj
okolišnih faktora na oksidacijski stres
biljaka
|
Okoliš je zbir uravnoteženih procesa i odnosa
između živog i neživog dijela prirode i svi njeni
dijelovi podliježu interakciji, odnosno međusobnom
utjecaju. Otuda i na biljnu proizvodnju djeluju
brojni čimbenici okoliša kao što su suša,
ekstremne temperature, pH tla, sadržaj i
bioraspoloživost hraniva, štetne tvari (metali,
pesticidi i dr.), zagađivači zraka, vode i tla,
ultraljubičasto svjetlo, infekcija usjeva
patogenima itd. Svi oni mogu dovesti do pojave
tzv. oksidacijskog stresa koji uzrokuju reaktivni
i vrlo štetni spojevi kisika (ROS) i oštećuju
stanice i biljna tkiva.
Sunčevo zračenje najvažniji, ujedno i vrlo
nepredvidljiv faktor rasta i razvoja biljaka,
koje osim na fotosintezu djeluje i na vrlo velik
broj drugih funkcija biljnih stanica te se
smatra da postoji najmanje 100 gena osjetljivih
na svjetlost od kojih velika većina pokazuje
smanjenu ekspresiju kod visokog intenziteta
osvijetljenosti pa geni koji reguliraju reakcije
biljaka na stres vrlo lako budu foto inducirani.
|
02/2020.
Precizna
gnojidba N, P i K primjenom gnojovke
|
Precizna tehnologija (tzv. precizna
agrikultura), sada za aplikaciju
gnojovke dobila je svoju revolucionarnu
inačicu koja omogućuje poljoprivrednim
proizvođačima da mogu primijeniti potrebnu
količinu NPK na svakom pojedinom dijelu parcele
temeljem prethodne kemijske analize tla, precizne
raspodjele gnojovke i gnojidbene preporuke.
Naravno, moguće je tijekom aplikacije gnojovke
obaviti i promjene u doziranju hraniva temeljem
mjerenja njenog sastava, količine u spremniku i
svojstava tla u stvarnom vremenu. Preciznu
aplikaciju gnojovke omogućuje John
Deere pomoću HarvestLab 3000 koji može
analizirati tekući stajski gnoj na terenu 4.000
puta u sekundi. Tehnologija će biti uskoro
dostupna i u Europi, premda će se u prvo vrijeme
koristiti samo unutar SAD, a John Deere narudžbe
prima od početka kolovoza 2019. god.
|
01/2020.
Nova paradigma
mineralizacije organske tvari u tlu
|
Količine dušika koje se
mineraliziraju u nekom tlu tijekom godine mogu
biti značajne s aspekta ishrane bilja, u povoljnim
uvjetima i do 1 kg ha-1 dan-1.
Stoga je dobra procjena potencijala mineralizacije
dušika (pNmin)
nekog tla važna, ali pouzdanost metodologije često
je vrlo upitna jer na taj proces utječe niz
abiotskih i biotskih činitelja. Donedavno je
postojao uobičajeni prikaz ciklusa dušika u
prirodi temeljem dvije pretpostavke:
1)
biljke
koriste samo anorganski (mineralni) N i loši su
konkurenti mikrobima, razaračima organske tvari
tla,
2)
suvremena
istraživanja su nedvojbeno utvrdila da je proces
depolimerizacija polimera uz pomoć izvan
staničnih (egzogenih) enzima koje izlučuju
mikroorganizmi, više biljke korijenom i
mikorizne gljive veoma važan za mineralizaciju
organske tvari u tlu.
Zbog toga je predložen novi integrirani
konceptualni model koji objašnjava kako se
stvarno odvija ciklus dušika u tlu.
|
12/2019.
Luksuzna
gnojidba lucerne kalijem
|
Suvišak kalija može biti velik problem, a to se
često događa kad u tlo dobro opskrbljeno
raspoloživim kalijem gnojidbom unosimo velike doze
K (tzv. luksuzna gnojidba). Donedavno se smatralo
da je najveća opasnost za biljke i okoliš suvišna
primjena dušika, a da suvišak fosfora i kalija
zbog njihove vrlo ograničene pokretljivosti u tlu
ne predstavljaju problem, naravno osim nepotrebnog
troška. Međutim,
novija istraživanja pokazala su kako lucerna
usvaja suviše kalij u količini koja je
nepotrebna za tvorbu suhe tvari i bez ikakvog
povećanja prinosa suhe tvari. Razlozi
suvišnog usvajanja kalija lucernom nisu jasni, ali
treba podsjetiti da taj kemijski element ima
brojne druge fiziološke funkcije koje nisu nužno
povezane s proizvodnjom suhe tvari prinosa i
ugljikohidrata
|
11/2019.
Život ispod
površine tla
|
Suvremena istraživanja života u tlu sve više
primjenjuju nove sustave za proučavanje
mikroorganizama tlu i to bez uzimanja uzoraka tla
ili otvaranja zemljišnih profila, odnosno bez
kopanja. Radi se o mikročipovima i osjetljivim
senzorima za analizu mikroskopskih vrsta u tlu
koje su brojnije od bilo kojeg drugog
ekosustava. Naime, tlo sadrži ogroman broj vrsta
mikroorganizama u fizičkoj i kemijskoj vrlo
promjenjivoj sredini, kako prostorno tako i
vremenski.
U žlici tla ima više mikroorganizama (gljivica
i bakterija) nego što ima ljudi na Zemlji, a taj
mikroskopski svijet nevidljivim je oku i za
tradicionalne tehnike mikrobiološkog
istraživanja često težak i teško shvatljiv.
Međutim, novim pristupom pomoću mikročipova
moguće je pratiti ponašanje mikroorganizama u
stvarnom vremenu tako da se tehnikom mikrofluida
kreiraju relativno maleni modeli različitih
struktura tla i ekosustava na razini
mikroorganizama. Mikrofluidika (često se naziva
i „tehnologija laboratorije na mikročipu“)
omogućuje istraživačima preciznu kontrolu fluida
u mikro metarskoj, odnosno simulaciju
specifičnih uvjeta u različitim kemijskim i
biološkim sustavima.
|
10/2019.
Kako biološkim
putem smanjiti količinu aflatoksina u
kukuruzu?
|
Nekoliko usjeva, uključujući kukuruz, pogođeni
su infekcijom kozmopolitski rasprostranjenom
gljivicom Aspergillus flavus, čiji pojedini sojevi
proizvode visoku koncentraciju aflatoksina opasnog
za životinje i ljude. Gljivicama iz roda
Aspergillus pogoduje visoka temperatura i visoka
vlažnost te visok osmotski tlak supstrata
(ugljikohidrata) i visoka koncentracija kisika te
se razvija kao plijesan na supstratu bogatom
ugljikohidratima, kao što je glukoza ili
polisaharidima poput amiloze. Često se plijesan
razvija na klipovima kukuruza, krumpiru, kruhu
itd., a usjevi mogu biti kontaminirani prije i
nakon berbe.
Dugotrajna izloženost ljudi i životinja hrani
koja sadrži aflatoksine, pored toga što loše
utječe na sve organe, posebice jetru i bubrege,
uzrokuje rak jetre te značajno potiču virusnu
infekciju hepatitisom b. Također, aflatoksini
potiču genetske mutacije bakterija
(genotoksičnost) jer utječu na promjene DNK,
mogu izazvati urođene mane novorođenčadi,
kroničnu dijareju, zarazne bolesti,
pothranjenost, uzrokuju imunosupresiju (smanjuju
otpornost na infektivne agense kao što su npr.
HIV, tuberkuloza itd.).
|
09/2019.
Jesu li moderne
sorte pšenice bolje od starih?
|
Intenzivna
poljoprivreda ima
sve elemente industrijske, a podrazumijeva
sustav uzgoja pomoću velike količine rada i
kapitala potrebnog za primjenu visokih doza
gnojiva, insekticida, fungicida, herbicida i
dr. Naime, u intenzivnoj poljoprivredi (High
Input Systems) naglašeno je korištenje
visokoučinkovitih strojeva za obradu, pripremu
tla, gnojidbu, sjetvu, kultivaciju,
navodnjavanje, berbu, odnosno žetvu i dr.,
kako u biljnoj tako i stočarskoj produkciji.
Tako je i nastao mit kako su moderne sorte
pšenice bolje od starijih jer se oslanjaju na
visokoučinkovitu agrokemiju (gnojiva i
pesticide) kojeg otklanja nedavno objavljeno
istraživanje u Nature
Plants.
|
08/2019.
Alergije na
hranu
|
Alergijske reakcije su pogrešan i često buran
odgovor našeg imunološkog sustava na signal koji
označava prijetnju tijelu. Kod alergija na hranu,
najčešće su to orašasti plodovi, školjke, pšenica
ili mliječni proizvodi, koji kod nekih ljudi
emitiraju alarmni signal imunološkom sustavu
izazivajući reakcije koje mogu jako varirati
ovisno o pojedinoj osobi. Simptomi alergija na
hranu mogu uključivati osip, svrbež, oticanje nosa
i grla, te bolove u trbuhu ili mučninu, a u
ekstremnim slučajevima, alergije na hranu mogu
dovesti do stanja anafilaktičkog šoka praćenog
niskim krvnim tlakom i otežanim disanjem, što ako
se ne liječi, može biti fatalno.
|
07/2019.
K - zanimljiv
biogeni element
|
·
Kalij
utječe na rad mnogih enzima u fotosintezi te je
naročito važan za akumulaciju šećera,
·
Kalij održava turgor, odnosno turgescentnost
stanica, umanjuje gubitak vode i sprečava
uvenuće,
·
Kalij je
element koji poboljšava kakvoću (veličinu,
oblik, boju, okus, rok trajanja i dr.),
·
U mnogim usjevima sadržaj kalija (K) je
usporediv sa sadržajem dušika (N),
·
Biljke usvajaju kalij u ionskom obliku (K+),
·
Biljke kojima nedostaje K neotporne su na sušu,
ekstremne temp., štetočine i bolesti i
·
Dovoljno raspoloživog K u tlu može povećati
rast korijena i poboljšati toleranciju na sušu.
|
06/2019.
Pomaže li
primjena komercijalne arbuskularne
mikorize?
|
U posljednje vrijeme sve je više znanstvenih
istraživanja o primjeni mikrobioloških gnojiva,
posebice bioinokulanata kao što su arbuskularna
mikorizne gljive (AMF), njihovoj učinkovitosti,
profitabilnosti, ali i dugoročnim posljedicama po
okoliš. Trenutno se u svijetu proizvodi i globalno
primjenjuje nekoliko genotipova AMF
bioinokulanata, ali dokazi o njihovoj
djelotvornosti su oskudni, nepotpuni ili ih uopće
nema, unatoč višedesetljetnoj praksi primjene
biognojiva kao metode za poboljšanje proizvodnje
usjeva.
Veoma je zabrinjavajuće da poljoprivredna
praksa nije usklađena s trenutnim znanstvenim
spoznajama o ekološkim posljedicama uporabe
bioinokulanata koji mogu biti i upitni po
kvalitetu hrane, pa sve do utjecaja na biološku
raznolikost tla i funkcioniranja ekosustava, jer
jednom uneseni mikroorganizmi mogu živjeti i
razmnožavati se u tlu, stvarajući promijenjeno
uzgojno okruženje.
|
05/2019.
Može li kukuruz
fiksirati dušik iz atmosfere?
|
Kukuruz koji bi mogao
efikasno fiksirati atmosferski dušik kao što to
radi soja uštedio bi silan novac
poljoprivrednicima, smanjio potrošnju mineralnih
i/ili organskih gnojiva, zaštitio okoliš od
prekomjernog zagađenja mineralnim oblicima N,
posebno pitke vode, emisije plinova
„staklene bašte“ i povećao prinose
kukuruza, prvenstveno u siromašnim i
slaborazvijenim zemljama koja oskudijevaju u
hrani, odnosno tamo gdje si poljoprivrednici ne
mogu priuštiti sintetska gnojiva.
Nedavna istraživanja na Univerzitetu Davis
(Kalifornija), Univerzitetu Wisconsin-Madison i
Mars Inc. otkrila su tropski kukuruz u Oaxaca
(Meksiko) koji može usvojiti značajne količine
dušika iz atmosfere koristeći bakterije. Zračno
korijenje tog kukuruza izlučuje sluz (gel) koji
sadrži bakterije sposobne za fiksaciju
atmosferskog molekularnog N2 u oblik koji može
kukuruza koristiti za svoje potrebe.
|
04/2019.
Kako
temperaturne promjene djeluju na
jarovizaciju ozime pšenice?
|
Sposobnost biljaka da registriraju i reagiraju
na promjenu temperature i osvijetljenosti presudno
je za njihov opstanak i reproduktivni uspjeh pri
čemu su temperatura i fotoperiodizam (reakcija
biljke na duljinu osvjetljavanja) glavni okolišni
signali koji se koriste kao sezonski znakovi za
koordinaciju biljaka razvojne odluke, uključujući
vegetativnu do reproduktivnu tranzicija.
Najnovija
istraživanja jarovizacije (vernalizacije) pokazala su
kako promjena klime, napose povećanje
temperature, djeluje na poljoprivredno važan
proces vernalizacije, što bi moglo ubuduće
pomoći poljoprivrednim proizvođačima.
Jarovizacija je razvojni stadij u kome
biljke izložene utjecaju niske, ili točnije
određene temperature, pretrpe promjene koje
im u kasnijim razdobljima života omogućuju
prijelaz iz vegetativne u generativnu
(reproduktivnu) fazu razvitka.
|
03/2019.
Jesu li biljke
vegetarijanci?
|
Ljudi mogu biti vegetarijanci, odnosno ne jesti
meso, ali što je s drvećem i drugim biljkama?
Ukratko, biljke
nisu vegetarijanci, premda je poznato da
zelene biljke same sintetiziraju svoju hranu
(autotrofija, samoishrana), šećere u procesu
fotosinteze, koristeći vodu, ugljični dioksid i
sunčevu svjetlost i pri tom oslobađaju kisik
(rijetki fotosintetski organizmi, npr. purpurne
bakterije koje ne koriste vodu i ne oslobađaju
kisik). Naravno, zaključak i nije posve točan, jer
ovisi o tome kako strogo definiramo vegetarijanstvo.
Naime, biljke ne jedu izravno životinje, ali ih
konzumiraju nakon njihove smrti i raspadanja u tlu
uz pomoć crva, bakterija, gljiva i dr.
|
02/2019.
Modrozeleni
usjev nije i najbolji usjev
|
Gnojidba, općenito upravljanje dušikom, je
obzirom na agroekološke (biljne, zemljišne i
klimatske uvjete) kao i lokalnu agronomsku
praksu vrlo specifično i raznoliko, a promjene
bioraspoloživog dušika su tijekom vegetacije su
izrazito dinamične i često nepredvidljive bez
pouzdanih podataka koji se danas mogu osigurati u
vrlo kratkom vremenu.
Istraživanja su pokazala da je pristup
problemu suvišne gnojidbe dušikom najefikasniji
uz primjenu aktivnog senzora biljnog pokrova.
Naime, sustavi bazirani na senzorima biljnog
pokrova imaju nekoliko prednosti. Njihovo
korištenje je brzo i ne destruktivno, a nema
niti drugih troškova osim kupnje senzora.
Također, najnovijim modelima ne smeta različita
osvijetljenost te su mjerenja precizna bez
obzira na vrijeme (oblačno ili sunčano).
|
01/2019.
N-Fix®
tehnologija kao održivo rješenje za
usvajanje N iz atmosfere
|
Azotic-ova
N-Fix® tehnologija fiksacije atmosferskog
dušika je
patentirana tehnologija koja se temelji na
bakteriji Gluconacetobacter diazotrophicus
dobivenoj iz šećerne trske. Uzgojena kultura
bakterija zatim se nanosi na sjeme različitih
usjeva i nakon nicanja formira simbiotski
odnos s biljkom domaćinom, odnosno kolonizira
njene stanice, te joj omogućuje usvajanje i
transformaciju atmosferskog dušika smanjujući
ovisnost usjeva o N-gnojivima.
N-Fix tehnologija ima sljedeće prednosti: 1)
Smanjuje potrošnju N-gnojiva do 50 % uz niže
troškove gnojidbe, 2) Povećava prinos koji je
bolje kvalitete i 3) Nema štetnih tvari uz manje
onečišćenje okoliša, posebno vode.
|
12/2018.
Detaljna karta
genoma pšenice
|
Pšenica je trenutno najraširenija i najvažnija
žitarica na svijetu koja se uzgaja svake godine na
više od 225 milijuna hektara, ona je najvažniji
izvor bjelančevina i hrana koja globalno učestvuje
s 20 % ljudskog unosa kalorija, a kruh je u većini
kultura temelj svakog obroka. Nakon 13 godina
istraživanja, 200 znanstvenika iz 73 istraživačke
ustanove iz 20 zemalja predstavilo, nakon
detaljnog sekvencioniranja, DNK pšenice. Veliko
istraživanje, ogroman trud i vrijeme bili su
potrebni jer je pšenični genom zaista veoma
kompleksan i velik, pa je bilo i dosta mišljenja
kako je to zapravo nemoguće učiniti.
|
11/2018.
Plastični
onečišćivači prožimaju vodu i zemlju!
|
Kontaminacija kopnenih i morskih ekosustava
mikroplastikom ubrzano postaje zabrinjavajuća
pojava diljem svijeta pa i Europe. Naime,
korištenje plastičnog malča za uzgoj usjeva,
povrća i drugih biljaka, poznato je od kraja
1970-ih kao Bijela revolucija, dostiglo je
neslućene razmjere, a plastični ostaci značajno
mijenjaju fizikalna i kemijska svojstva tla na
koje su kroz evoluciju prilagođene biljke i
mikroorganizmi. Rješenje ove ekološke katastrofe
je primjena znatno skuplje biorazgradive plastike
iz kukuruznog škroba čije je vrijeme razgradnje 47
- 90 dana.
|
10/2018.
Kako se
formiraju stabilne mikrobiološke zajednice
u tlu?
|
U vrlo malom volumena tla egzistira stotine,
često tisuće različitih vrsta mikroorganizama,
različite brojnosti i brzine razmnožavanja, što
najčešće određuje zastupljenost pojedine vrste u
zajednici, a zajedničko im je svojstvo da često
mogu postojati u višestrukim ili alternativnim
stabilnim stanjima koja se razlikuju između
pojedinih zajednica. Njihov odnos podsjeća na
prašumu gdje se pojavljuje niz sličnih zajednica,
ali one sadrže različite vrste, a pritom mnoge
vrste mikroorganizama migriraju iz susjednog
prostora, čestica tla, gdje često egzistiraju
skupovi različitog sastava.
Opisan je konceptualni
model koji osigurava
mehanizme za determinaciju postojanja
višestrukih stabilnih mikrobioloških zajednica i
njihovih prijelaza, kao i restrukturiranje i
njihovu otpornost.
|
09/2018.
Metode za
procjenu opskrbljenosti dušikom
|
Utvrđivanje
raspoloživosti biljnih hraniva, odnosno njihove
količine koje biljke mogu usvojiti iz tla, temelji
se na primjeni vrlo velikog broja različitih
analitičkih metoda koje pored analize tla
obuhvaćaju biljnu tvar (svježu ili suhu u
različitim etapama razvitka i žetvi). Pored
kemijske analize tla i biljaka ponekad se
koriste i mikrobiološke metode radi procjene
intenziteta mineralizacije organske tvari tla,
kao i biokemijsko-fiziološke metode analize
pojedinih biljnih funkcija (npr.
enzimatska aktivnost, fotosintetski pigmenti i
dr.), a znatno rjeđe, uglavnom zbog visoke cijene
i dugog vremena provođenja, vegetacijski pokusi (u
poljskim ili nadziranim uvjetima).
U posljednje vrijeme sve su više prisutne
metode kompjutorske simulacije za utvrđivanje
različitih potreba biljaka, uključujući gnojidbu
i zaštitu, kao i daljinska istraživanja stanja
usjeva (npr. sateliti, dronovi, senzorska
detekcija u realnom vremenu kao što je potreba
za N-prihranom i sl.).
|
08/2018.
Prirodno
klonirani usjevi (apomixis)
|
Hibridne biljke su u suvremenoj biljnoj
proizvodnji ključ visokih prinosa, odnosno izvor
hrane, goriva i vlakana. Križanci (hibridi) dvije
različite sorte posebno su izdržljivi i daleko
produktivniji u odnosu na njihove roditeljske
generacije, ali se svojstvo visokog prinosa gubi
već u narednoj generaciji što znatno poskupljuje
uzgoj hibridnih biljaka.
Danas je spolni put reprodukcije sjemena u
najvećoj mjeri iskorišten od strane sjemenskih
tvrtki, dok je nespolni (aseksualni ili
apomiktni) put sve više istraživan jer omogućuje
proizvodnju kloniranog, visokokvalitetnog
sjemena usjeva, voća i povrća i to po znatno
nižim cijenama. Stoga se očekuje da će razvoj
tehnologije apomiktnog načina reprodukcije,
odnosno aseksualnog umnažanja sjemena, imati
revolucionarni utjecaj na proizvodnju hrane
snižavanjem troškova i kraćim vremenom uzgoja,
ali i izbjegavanjem komplikacija tipičnih za
spolnu reprodukciju (npr. barijere
nekompatibilnosti, kao i prijenos virusa i
endofitnih patogena pri vegetativnom
razmnožavanju).
|
07/2018.
Uništavanje
korova plamenom i Brza metoda
procjene žetvenih ostataka
|
Efikasno uništavanje korova bez herbicida veliki
je izazov, a jedna od novih mogućnosti je
uništavanje korova plamenom. Plamenici na propan
smješteni su pod štitove te tako usmjeravaju
toplini prema tlu te ako se pravilno podese ne
oštećuju usjeve. Toplina pod štitovima naglo raste
te brzo isparavanje vode unutar tkiva korova
izaziva pucanje staničnih stjenki, a brzo
isušivanje i visoka temperatura zaustavljaju
metabolizam korova što konačno izaziva njihovo
uništenje.
Današnji smart mobiteli zapravo su kompjutori
opremljeni digitalnim fotoaparatima i globalnim
sustavima geopozicioniranja (GPS) te omogućuju
pouzdanu procjenu pokrivenosti tla žetvenim
ostacima usjeva. Kanadska
firma CropPartner na
svojoj web stranici daje detaljne upute
(uključujući i fotografije) za primjenu
njihove slobodno dostupne aplikacije Crop
Residue Estimator.
|
06/2018.
Organska
nasuprot konvencionalne proizvodnje hrane
|
Nasuprot konvencionalnoj
intenzivnoj ili integriranoj poljoprivredi (s
ograničenom razinom primjene kemijskih sredstava),
sve češće se prakticira organsko-biološka
(ili ekološka), a mnogo rjeđe i
biološko-dinamička agrikultura.
Organska ili ekološka poljoprivreda dopušta
primjenu samo nekih kemijska sredstva, dok je
biološko-dinamička agrikultura mnogo rjeđe u
primjeni i ona zahtijeva potpuno poštivanje
prirodnih uvjeta uzgoja biljaka te striktno
pridržavanje uputa za pripremu organskog gnojiva
i prirodnih preparat za zaštitu od štetnika i
patogena.
|
05/2018.
Što je to
agroekologija
|
Može li agroekologija, kao novi poljoprivredni
model, pomiriti gospodarske i ekološke izazove
poljoprivrede i unaprijediti u bilo kom segmentu
našu nedostatnu poljoprivrednu proizvodnju? Ako je
to primarni cilj nove organizacijske sheme
Poljoprivrednog fakulteta u Osijeku, zasigurno ne.
Pojam agroekologija ima znanstveno i praktično
značenje, ali je ujedno i društveni pokret koji
traži novi način razmatranja poljoprivrede i
njezinog odnosa s društvom. Nastala je spajanjem
dviju znanstvenih disciplina: agronomije i
ekologije i holistički pristupa proizvodnji
hrane (holizam je pogled na svijet i filozofija
koja u cjelini vidi nešto više od zbroja
pojedinih njenih dijelova).
|
04/2018.
Novi i jeftin
način sinteze bjelančevina
|
Znanstveni fokus
istraživanja proizvodnje više hrane na sve manjim
poljoprivrednim površinama uz rastući stanovništvo
Zemlje usmjeren je na bjelančevine (proteine)
jer su oni esencijalni za prehranu svih živih
organizama.
Dana 19. srpnja 2017. tim
finskih istraživača izvijestio je da su
uspješno sintetizirali jednostavne
bjelančevine pomoću sustava
koji pokreće samo obnovljiva energija (npr.,
sunce, vjetar itd.). Cijeli proces zahtijeva
samo električnu struju, vodu, ugljični dioksid i
bakterije koje se brzo i jednostavno umnožavaju,
a sinteza se odvija u laboratorijskim uvjetima,
odnosno malim bioreaktorima za elektrolizu
(Sveučilište Lappeenranta i Tehnološki
istraživački centar Finske).
|
03/2018.
Poljoprivredni
roboti i njihova budućnost
|
Poljoprivredni roboti (agbot; agribot) su
strojevi koji obavljaju poslove samostalno, bez
neposrednog upravljanja ljudi i smanjuju potrebu
za manualnim radom, odnosno ljudskom radnom
snagom. Autonomni su u kretanju, a svoju poziciju
utvrđuju pomoću GPS RTK (Real Time Kinematic;
satelitska navigacija u stvarnom vremenu) i video
kamerama prateći redove biljaka. Poljoprivredni
roboti najzastupljeniji su trenutno u fazi
žetve/berbe i stočarstvu, ali se sve više
razvijaju i za druge zahtjevnije tehnološke
operacije, sve češće i za uništavanje korova.
|
02/2018.
Kako temperatura
tla utječe na rast i razvitak bilja?
|
Temperatura tla je važan ekološki čimbenik
koji određuje niz strukturnih i funkcionalnih
svojstava tla, kako prirodnih tako i
poljoprivrednih ekosustava. U klimatski hladnijim
područjima, npr. brdsko-planinskim područjima,
temperatura u zoni korijena je najvažniji čimbenik
tvorbe organske tvari (neto primarna
produktivnost) jer određuje duljinu vegetacije.
Kad je tlo zbijeno temperatura tla se brže
mijenja jer su čestica tla puno bliže i njen
prijenos je znatno brži, dok se vlažno tlo
sporije zagrijava jer isparavanje vode
(evaporacija) snižava temperaturu tla. Zbog
toga, pravilna obrada, ali i uzgoj pokrovnih i
međuusjeva usjeva utječe na strukturu tla,
sadržaj vode u njemu i temperaturni režim tla
(povećava organsku tvar, sprječava zbijanje,
regulira vodni režim i dr.) štiteći ga od
ekstremnih temperatura.
|
01/2018.
Kako biljni
korijen regulira usvajanje vode?
|
Korijen reagira na razinu kisika i kalija u tlu
tako da mijenja biljni kapacitet za usvajanje
vode. Kad pore tla sadrže puno vode a malo zraka,
u tlu nema dovoljno kisika (tzv. anaerobioza) što
stresno djeluje na čitavu biljku, jer se usvajanje
vode i hraniva usporava sve do potpunog prekida u
uvjetima hipoksije (potpuni nedostatak kisika u
tlu, odnosno kad je tlo saturirano vodom).
Identificiran je gen HCR1 koji kontrolira
usvajanje vode korijenom obzirom na razinu
kisika i kalija u tlu tako da ograničava
usvajanje vode kada je u tlu manjak kisika, ali
samo kad je tlo dobro opskrbljeno kalijem pa je
jasno da je K element koji pored ublažavanja
efekata suše, ima veoma značajnu ulogu i u
uvjetima poplave, odnosno tla saturiranog vodom.
|
12/2017.
Alelopatija
- kemijski ratovi u biljnom carstvu
|
Alelopatija se javlja između različitih vrsta
„divljih“ i „kulturnih“ biljaka, ali postoji i u
odnosu prema mikroorganizmima. Na alelopatske
odnose između donora i akceptora ovih tvari utječe
niz biotskih i abiotskih čimbenika koji reguliraju
način i intenzitet njihovog djelovanja. Međusobni
utjecaj biljaka putem izlučivanja navedenih tvari
može biti izražen kroz stimulaciju (pozitivna
alelopatija), inhibiciju, pa čak i letalno
djelovanje (negativna alelopatija). Alelopatske
supstance važan su dio biljne obrane od herbivora
(biljojeda). Također, djelovanje alelopatskih
kemijskih supstanci mijenja karakter i intenzitet
fiziološko-biokemijskih procesa u biljkama, kao
što su klijanje, rast, mineralna ishrana,
fotosinteza i disanje.
|
11/2017.
Utjecaj
pokrovnih usjeva na agroekosustav i
ublažavanje klimatskih promjena
|
Pokrovni usjevi, osim što smanjuju rizik od
erozije oborinama kad je tlo bez vegetacije,
naročito na lakšim i nagnutim zemljištima,
umanjuju mogućnost ispiranja mineralnog dušika, a
ako ih čine u cijelosti ili dijelom leguminoze
koje vežu atmosferski dušik, mogu igrati važnu
ulogu u ublažavanju posljedica klimatskih promjena
poljoprivrede. Sjetva zimskih pokrovnih usjeva
zahtijeva i dobru sinkronizaciju zaoravanja zelene
mase i sjetve/sadnje narednog usjeva jer
razgradnja velike količine organske mase u hladnim
uvjetima uz suvišak ili manjak vode u tlu može
biti usporena te premali razmak između zaoravanja
ili valjanja pokrovnog usjeva može lako izazvati
„dušičnu depresiju“ i usporen start narednog
usjeva, dok valjanje pokrovnog usjeva kod
prakticiranja no-till (bez obrade tla) mora biti
prije osjemenjivanja pokrovnog usjeva ili njihove
smjese.
|
10/2017.
Zanimljive
činjenice o biljkama
|
Zanimljive činjenice o biljkama u natuknicama
(npr. koliko ima vrsta biljaka, koliko ih je
jestivo, a koliko biljnih vrsta se uzgaja; što je
fotosinteza; kako jako i brzo antropogene
aktivnosti utječu na promjenu vanjskih faktora,
odnosno okoliša i kako to utječe na gubitak biljne
i životinjske raznolikosti, kako utječu korovi na
rast usjeva i sl.).
|
09/2017.
Budućnost
poljoprivrede
|
Poljoprivreda će u bliskoj budućnosti sličiti
industrijskoj proizvodnji i funkcionirati poput
tvornica sa strogo kontroliranim procesima kako bi
mogla prehraniti sve veću ljudsku populaciju. U
skoroj budućnosti neće biti dovoljno samo
prakticiranje održive poljoprivrede već je
potrebna i znatno veća produktivnost po jedinici
površine, jer održivo korištenje zemljišta
podrazumijeva brigu za njegove fizičke,
gospodarske i društvenu performanse, brigu za
očuvanje i kvalitetu okoliša, ali i trajanje
(izdržljivost) u budućnosti. Naime, nije moguće, a
vjerojatno i niti poželjno definirati održivost
danas za buduće generacije, ali je moguće
održavati potencijal zemljišnih resursa, tako da
buduće generacije mogu razvijati vlastite
prioritete vrijednosti i imati mogućnost
zadovoljenja svojih potreba.
Biljke su kao primarni producenti hrane jedna
od najfascinantnijih i najvažnijih skupine živih
organizama na Zemlji. One transformiraju
energiju Sunca i osiguravaju hranu za sve
ostale organizme istovremeno oblikujući naš
okoliš i klimu, te ako želimo proizvoditi više
hrane moramo razumjeti njihovo funkcioniranja i
na temeljima tzv. nove biologije izgraditi
održivu budućnost koristeći najnaprednije
tehnologije.
|
08/2017.
Budućnost
proizvodnje hrane ? Aeroponi
|
Premda tehnologija uzgoja bilja u aeroponima
datira iz 30-ih godina prošlog vijeka, tek u
posljednje vrijeme se smatra perspektivnom u
urbanoj produkciji hrane pa je sve više takvih
objekata u odnosu na hidroponske (uzgoj bilja bez
tla u vodenoj hranjivoj otopini) i akvaponske
sustave (bilo koji sustav uzgoja koji kombinira
konvencionalnu akvakulturu s hidroponskim uzgojem
bilja u simbioznom okruženju). U aeroponima, koji
su zapravo potpuno automatizirani i nadziran
sustavi primarne organske produkcije, moguće je
proizvoditi hranu tijekom čitave godine, pa čak i
u okolnostima kad postoje velika ograničenja za
konvencionalni uzgoj (npr. nedostatka
poljoprivrednog zemljišta, nedostatak vode,
nepovoljni klimatski uvjeti itd.).
|
07/2017.
Primjena
biougljena u poljoprivredi
|
1) Biougljen
je tvar fino zrnate strukture koja se proizvodi iz
organskog otpada. Iznimne je poroznosti te se
primjenom povećava plodnost, posebice kiselih
tala. Tlo s biougljenom bolje zadržava hraniva u
zoni korijena, odnosno spriječeno je ispiranje
hraniva iz rizosfere, povećan kapacitet tla za
vodu, primjena pesticida je učinkovitija, a tlo se
jače zagrijava zbog tamnije boje. Vraćanjem
organske tvari u tlo u obliku biougljena smanjuje
de neto količinu ugljičnog dioksida u zraku koji
je „staklenički plin“.
2)
U ekološkoj proizvodnji veoma je važno
uspješno kontrolirati korove, ali kako je
njihovo mehaničko uklanjanje povezano s obradom,
odnosno kultivacijom u površinskom sloju tla
intenziviraju se oksidacijski procesi i gubi
humus tla uz veći rizik od erozije lakih i
nagnutih tala. Sjetva u povaljani, prethodno
posijani usjev koji predstavlja svojevrsni
biološki malč može se spriječiti zakorovljenost
usjeva.
|
06/2017.
Kako postići da
sve biljke usvajaju dušik iz zraka?
|
Nova tehnologija N-Fix koja je razvijena na
sveučilištu Nottingham omogućuje da svi poznati
usjevi mogu usvajati dušik iz zraka što će
dramatično sniziti troškove proizvodnje jer će se
veoma smanjiti potreba za N i/ili N-prihranom, a
ujedno smanjiti rizik od ekološkog opterećenja
okoliša, posebice nadzemnih i podzemnih voda.
N-Fix tehnologija podrazumijeva prirodnu fiksaciju
dušika iz atmosfere uz pomoć bakterija
inkorporiranih u sve biljne stanice i ne spada u
bioinženjering ili genetsku modifikaciju (GMO).
|
05/2017.
Koliko je opasan
arsen u tlu i vodi za navodnjavanje?
|
Arsen je kemijski element, polumetal (metaloid)
i ubraja se u kategoriju najjačih sistemskih
otrova, naročito njegovi anorganski spojevi koji
nam prijete iz vode, povrća, sredstava za
čišćenje, boja i lakova. Akumulira se u ljudskom
organizmu (jetri, slezeni, bubrezima i koži) pa je
dulja izloženost povišenim koncentracijama arsena
pogubna. Budući da se u Hrvatskoj, osobito
istočnoj Slavoniji, planira navodnjavanje znatno
većih poljoprivrednih površina od sadašnjih 0,76
%, svakako bi nužno bilo prethodno istražiti
koliko ima arsena u tlu i vodi za navodnjavanje.
Svjetska zdravstvena organizacija (WHO)
preporučuje najviše do 0,05 mg As po litri vode za
navodnjavanje.
|
04/2017.
Kritične zone
istraživanja Zemljine površine
|
Kritična zona (CZOs; Critical Zone Observatories)
je definirana kao tanki, površinski sloj Zemljine
površine prekriven vegetacijom, a može biti
debljine nekoliko centimetara do više metara.
Ovaj, gornji sloj Zemljine kore neobično je važan
ljudima (proizvodnja hrane, pašnjaci, šume i dr.),
ali i cjelokupnoj flori i fauni našeg planeta te
zapravo podržava život na Zemlji. U posljednjih
nekoliko godina ulažu se diljem Zemlje znatna
sredstva za različita istraživanja koja obuhvaćaju
atmosferu, biologiju, ekologiju, pedologiju,
geofiziku, kemiju, geomorfologiju i hidrologiju,
jer je jasno kako je CZOs pod ogromnim stresom
zbog rastuće ljudske populacije, intenziviranja
poljoprivrede, masovne sječe šuma, izgradnje
naselja i infrastrukture, ubrzanih klimatskih
promjena, pojačane erozije, odnosno sve većeg
gubitka plodnog tla.
|
03/2017.
Činjenice o
genetički modificiranoj hrani
|
Genetski modificirani organizmi (GMO) je termin
kojim se označavaju organizmi čiji je DNK
(deoksiribonukleinska kiselina) promijenjen
genetskim inženjeringom. DNK sadrži genetske upute
(genetski kod) živih bića, a njezina struktura je
u obliku dvojne spirale dugog lanca nukleotida, a
mogućnosti genetičkog inženjeringa neshvatljivo su
velike. Premda većina istraživanja pokazuje kako
GMO organizmi nisu štetni, anti-GMO aktivisti
tvrde da su dugoročni učinci proizvodnje i
korištenja GMO hrane nepoznati, što je zapravo
suština dvojbi kad je u pitanju GMO hrana.
|
02/2017.
Globalna karta
poljoprivrednog zemljišta
|
Broj stanovnika Zemlje neprestano raste te je
važno poznavati nacionalne, ali i globalne
obradive površine. Nedavno su objavljene točnije
procijene poljoprivrednih zemljišnih resursa što
je IIASA Geo-Wiki Project podržano i novim,
preciznijim kartama. EU također provodi sličan,
tzv. Copernicus projekt utvrđivanja zemljišnog
pokrova koji se odvija od 1985. godine do danas. U
projekt je uključeno 30-ak satelita koji omogućuju
širok spektar prikupljanja podataka
potrebnih za cjelovitu sliku o "zdravlju"
Zemlje, uključujući zaštitu okoliša, prije svega
voda i atmosfere.
Priloženi su i podaci (iBaza/CLC_2012_OB.html)
koji se mogu lako analizirati i usporediti sa
drugim podacima zemljišnog pokrova RH, koji se
nažalost veoma često nekritički i neodgovorno
interpretiraju ili čak i koriste.
|
01/2017.
Kako omogućiti
selekciju kultivara tolerantnih na sušu?
|
Kako pobijediti sušu koristeći tehniku poljskih
pokusa pod nadstrešnicom. Može li startna gnojiva
zajedno sa sjetvom (u brazdu ili u trake) ubrzati
rani porast kukuruza na hladnim i teškim tlima,
ili je korist od toga suviše mala i neopravdava
ulaganje u starter gnojivo i nabavu sijačica koje
to omogućuju?
|
12/2016.
Značaj makro i
mikroelemenata u prehrani ljudi.
|
Biogeni (neophodni ili esencijalni) makro i
mikroelementi neizostavni su u građi velikog broja
različitih spojeva ljudskog i svakog drugog živog
organizma. Mikroelementi, premda ih ljudski, kao i
svaki drugi živi organizam, zahtijeva u maloj
količini (potreba je manja od 200 mg dan-1),
sudjeluju u izgradnji oko 50.000 različitih
spojeva, pa jednako kao kod biljaka izazivaju
poremećaje ljudskog metabolizma, često uz vidljive
simptome. Poremećaji metabolizma koji se kod dužeg
manjka mogu manifestirati kao teži pojavni oblici,
odnosno bolesti, najčešće nastaju zbog nedostatka
ili suviška jednog ili više mikroelemenata, ali
probleme može izazvati i njihova međusobna
interakcija, antagonističkog ili sinergističkog
tipa.
|
11/2016.
Kako biljke
postižu suživot s korisnim bakterijama?
|
Suživot biljaka i mikroorganizama. Simbioza
kvržičnih bakterija omogućuje biljkama iz porodice
mahunarki da vežu molekularni dušik iz atmosfere i
transformiraju ga u kemijske oblike koje
biljke lako mogu koristiti za svoje potrebe.
Zahvaljujući toj mogućnosti mahunarke mogu
koristiti dušik koji ne mogu koristiti ostale
biljke, a koji ne potječe iz gnojiva ili
razgradnje organske tvari u tlu (mineralizacija).
Može li se, kada i kako taj fiziološki mehanizam
ugraditi u sve biljke.
|
10/2016.
Kakav je odnos
između boje tla i klime
|
Kakav je utjecaj klime na boju tla, a klimatskih
promjena na efikasnost fotosinteze, potrebu
biljaka za vodom i visinu prinosa, kao i mogu li
biljke regulirati temperaturu lista neovisno od
vanjske temperature zraka?
|
09/2016.
Imaju li biljke
inteligenciju?
|
Imaju li biljke inteligenciju? Kratak tekst o
poimanju biljne inteligencije, odnosno njihove
percepcije životne sredine, o komunikaciji i
interakciji s drugim biljkama te drugim živim
bićima. Biljna inteligencija se može
okarakterizirati kao veoma kompleksna,
distribuirana inteligencija koja proizlazi iz
kombiniranog djelovanja više organa, pa čak i
jedinki.
|
08/2016.
Kristaloni i
njihova primjena
|
Kristaloni su zajedničko ime za gnojiva koja su
u potpunosti topljiva u vodi, ne sadrže balast te
nakon otapanja daju otopine bez taloga. Također,
neka konvencionalna mineralna gnojiva također su
potpuno topljiva u vodi, ne sadrže balast ili se
on da ukloniti (dekantiranjem, filtracijom,
centrifugiranjem i sl.).
|
07/2016.
Metabolizam i
rast biljaka
|
Metabolizam i rast biljaka. Kako ubrzati rast
biljaka i povećati proizvodnju hrane
intenzivirajući fotosintezu, odnosno povećati
učinkovitost korištenja sunčeve energije?
|
06/2016.
Dronovi u
poljoprivredi
|
Dronovi u poljoprivredi. Što su to dronovi, koje
su njihove mogućnosti i nedostatci te kako ih
učinkovito i zakonito koristiti u biljnoj
proizvodnji?
|
05/2016.
Može li
nedostatak hraniva u tlu ograničiti tvorbu
organske tvari zbog klimatskih promjena?
|
Može li nedostatak hraniva u tlu ograničiti
tvorbu organske tvari zbog klimatskih promjena?
Visok prinos kukuruza zahtijeva i više hraniva.
Kako primijeniti satelitske snimke za unapređenje
agrotehnike?
|
04/2016.
Daju li nove
sorte viši prinos?
|
Daju li nove sorte viši prinos? Koliko pomažu
pokrovni usjevi? Utječe li plodored na
mikrobiološku aktivnost tla? Koliko suša i
ekstremne vrućine smanjuju prinos žitarica?
Sekvencioniranje i analiza genoma šećerne repe.
|
03/2016.
Zanimljivosti u
agrikulturi
|
Utječe li mineralna gnojidba na stabilnost
strukturnih agregata tla? Koliko se nitratnog
dušika ispere iz tla? Može li se mjerenjem lako
razgradljive organske tvari tla predvidjeti
prinos? Može li navodnjavanje usjeva vodom koja
sadrži arsen ugroziti zdravlje ljudi?
|
02/2016.
Zašto se voćke
suše?
|
Zašto se suše voćke? Razlozi mogu biti veoma
različiti i kompleksni. Nastala šteta u voćnjacima
proteže se na više godina, sve dok novo zasađena
stabla počnu donositi rod.
|
01/2016.
Stupanj
intenziteta i raznolikosti plodosmjene
|
Intenzitet plodosmjene (ophodnje ili rotacije)
broj usjeva uzgajanih u određenom vremenskom
intervalu, a raznolikost plodosmjene se odnosi na
broj uzgajanih različitih biljnih vrsta, odnosno
kultura. Često se postavlja pitanje „koji je
plodored najbolji?“ premda je puno važnije pitanje
„kako najbolje zaštiti usjeve od korova, bolesti i
štetnika i optimizirati uzgoj usjeva uz manje
ulaganje u agrotehniku“?
|
08/2015.
Tipovi
poljoprivredne proizvodnje
|
Definirani su sustavi poljoprivredne proizvodnje
(intenzivni, ekstenzivni, integrirani, ekološki i
tradicionalna) uz kratak opis moderne
poljoprivrede te koncepta i principa održive
poljoprivrede.
|
07/2015.
Značaj
istraživanja u poljoprivredi
|
Značaj istraživanja u poljoprivredi, potreba i
budućnost proizvodnje hrane, alternative za veću
produkciju hrane.
|
06/2015.
Primjena GIS-a u
modernoj biljnoj proizvodnji
|
Mogućnosti i primjena GIS-a, dronova i robota u
preciznoj poljoprivredi.
|
05/2015.
Što je to
biološki sat?
|
Biološki sat, biokronometrija, kronobiologija,
energetske potrebe, biomasa, bioenergija,
bioetanol, biodizel, paulovnija.
|
04/2015.
Biljke
indikatori
|
Biljke indikatori kiselosti ili alkalnosti tla,
biljne boje, korovi pokazatelji produktivnih
svojstava tla, geobotanika.
|
03/2015.
Što su
funkcionalna hrana i biofortifikacija?
|
Funkcionalna hrana, biofortifikacija i
fortifikacija hrane, genetski modificirane biljke,
konvencionalna selekcija i selekcija GM biljaka za
potrebe biomase i bioenergije.
|
02/2015.
Svjetski rekordi
u biljnoj proizvodnji
|
Revidirano 2020.: Svjetski rekordi u visini
prinosa pojedinih usjeva i brzini žetve,
najsnažniji traktori, potrošnja mineralnih gnojiva
po državama
|
01/2015.
Zanimljivosti u
agrikulturi
|
Onečišćenje okoliša gnojivima, doza N i visina
prinosa, NDVI procesiranje satelitskih snimaka,
analiza strukture i funkcije biljaka.
|
Idi na vrh stranice!
|