Дослідники з Нью-Йоркського університету створили новаторський метод, який підвищує ефективність використання азоту при вирощуванні кукурудзи. Інтегруючи штучний інтелект з даними генетики рослин, вони визначили конкретні групи генів, які керують здатністю рослини поглинати азот, що є вирішальним елементом, що впливає як на врожайність, так і на витрати на добрива.
Цю інформацію опублікував ScienceDaily.
Азотні добрива є важливими для виробництва кукурудзи; однак, суттєвою проблемою є те, що значна частина азоту залишається невикористаною — в середньому лише 55% внесених добрив поглинається рослинами. Решта вимивається в ґрунт і воду, що призводить до забруднення навколишнього середовища, або перетворюється на закис азоту, потужний парниковий газ. У Сполучених Штатах, провідній країні з виробництва кукурудзи, це призводить до значної екологічної та економічної шкоди.
Щоб вирішити цю проблему, команда під керівництвом професора Глорії Коруцці розробила стратегію, яка поєднує аналіз усього геному з методами машинного навчання. Вони використали модельний організм Arabidopsis, який має генетичні подібності з кукурудзою, та проаналізували, як обидва види реагують на азот. Дослідники ідентифікували гени, які демонструють аналогічні реакції в обох рослинах, та виявили «регуліни» — кластери генів, регульованих одним транскрипційним фактором, які разом впливають на ефективність використання азоту (NUE).
Згодом команда навчила модель штучного інтелекту для прогнозування ефективності азоту на основі рівнів експресії цих регулонів. Ці зусилля призвели до ідентифікації двох ключових транскрипційних факторів у кукурудзи (ZmMYB34/R3) та одного в Arabidopsis (AtDIV1), які керують численними генами, пов'язаними з NUE. Експериментальна перевірка в лабораторії підтвердила, що моделі штучного інтелекту можуть точно прогнозувати ефективність азоту різних польових сортів.
Цей прогрес відкриває шлях для нових можливостей селекції. Тепер, замість тривалих польових випробувань, агрономи можуть використовувати молекулярні маркери, щоб визначити, які гібриди кукурудзи є найефективнішими користувачами добрив під час фази розсади. Такий підхід не тільки зберігає азот, але й значно зм'якшує вплив на навколишнє середовище.
Університет подав заявку на патент на основі результатів цього дослідження. Проєкт передбачав співпрацю між вченими з Нью-Йоркського університету, Національного університету Тайваню та Міністерства сільського господарства США за фінансування Національного наукового фонду та Національних інститутів охорони здоров'я.
Як зазначає професор Коруцці, штучний інтелект трансформує не лише генетичні методології, а й майбутній ландшафт агрономії, де акцент зміститься на ефективність кожного введеного елемента, а також на врахування врожайності.
Джерело: agroportal.ua
