В лунном грунте впервые вырастили нут

Для покорения космоса недостаточно технологичных кораблей. Чтобы успешно колонизировать другие планеты, людям необходимо научиться производить ресурсы вне Земли, потому что пополнение запасов с родной планеты, вероятно, будет нерентабельным и сложным. Растения в космосе могут стать источником кислорода и питания для космонавтов, сокращая тем самым трату резервов продовольствия и увеличивая продолжительность полетов.

Naked Science рассказывал о том, что в лунном грунте с трудностями, но можно выращивать кресс-салат, а добавление некоторых штаммов почвенных бактерий заметно повышает урожайность культур, выращенных в лунном реголите.

Новое исследование, опубликованное на сайте bioRxiv, показало, что нут бараний (Cicer arietinum), культивируемый в симуляции лунного реголита, успешно выживает в течение двух недель. Такого результата удалось добиться благодаря регенерации грунта арбускулярными микоризными грибами и удобрениями.

Контейнеры с семенами нута. Красным и голубым обведены контрольные почвосмеси.  Пунктирным обведены семена, которые не были обработаны арбускулярной микоризой / © Jessica A. Atkin et al.

Лунный реголит плохо удерживает воду, в нем отсутствует почвенный микробиом, необходимый для переработки питательных веществ и фиксации азота, без которого толком не могут развиваться растения. В опытах с симуляциями марсианского и лунного грунтов первый все время выигрывал с большим отрывом. Из-за этого скорость прорастания в такой среде гораздо ниже, чем, например, в марсианском реголите.

Чтобы использовать лунный грунт для выращивания культур, его нужно удобрять — подобные эксперименты проводят на симуляциях лунного реголита (ЛРС), повторяющих геохимию, минералогию и размер частиц исходного грунта. Американские исследователи решили улучшить свойства лунного грунта при помощи арбускулярной микоризы и вермикомпоста (ВК) — удобрения, богатого питательными веществами, минералами и микробиомом.

Арбускулярные грибы снижают биодоступность тяжелых металлов, предотвращая их поглощение растением-хозяином. Кроме того, они вырабатывают гломалин — гликопротеин, который связывает вместе минеральные частицы и делает грунт стабильнее.

Недели 6, 9 и 11. На 7-й неделе были добавлены штыри для поддержки побегов. Все растения в ЛРС100 скончались во время вегетативного роста. Масштабная линейка составляет 5 сантиметров / © Jessica A. Atkin et al.

Исследователи проводили эксперименты с выращиванием нута на ЛРС в течение 120 дней и при температуре около 23 градусов Цельсия. Нут выращивали в восьми контейнерах: одну половину обработали арубскулярными грибами, другую — нет. Образца были смешаны с вермикомпостом в разных пропорциях: 25% ВК + 75% ЛРС / 50% ВК + 50% ЛРС / 75% ВК + 25% ЛРС / 100% ЛРС.

В первую неделю ученые наблюдали уплотнение грунта, а на 16-й день проросли все семена. Увеличение состава ЛРС коррелировало с усилением признаков стресса — образец без вермикомпоста показал самый высокий рост на стадии прорастания. Прошлые исследования указывали, что такое поведение ведет к раннему старению растения. Исследователи объяснили это реакцией на стресс.

К десятой неделе группа, не обработанная микоризой, начала увядать, а обработанная — цвести. Этот нут жил в среднем на две недели дольше, чем растения, где концентрация ЛРС была 100% (они состарились). Полнозрелость культур наступила через 120 дней вместо обычных 100. Однако все растения показали признаки дефицита хлорофилла. Результат, как отметили ученые, говорит о том, что добавки арбускулярной микоризы и смесь лунного грунта с удобрением могут помочь в улучшении пригодности лунного реголита для произрастания растений.

«Новизна использования вермикультуры заключается в том, что все это можно делать в космосе, на космической станции или на Луне, что снижает потребность в миссиях по пополнению запасов», — сказала автор статьи Джессика А. Аткин.