Картопляна цистоутворююча нематода – небезпечний шкідник. Ці мікроскопічні черв'яки живуть у ґрунті, проникаючи в коріння молодих рослин картоплі та знижуючи врожай на 70%. Їх також складно позбутися: яйця захищені всередині тіла жіночої особини, яке після смерті перетворюється на цисту, вона може роками зберігатися в грунті.
Нові дослідження показали, що простий мішечок з паперу, виготовлений з волокон банана, перешкоджає вилупленню цистообразующих нематод і дозволяє їм знайти коріння картоплі. Новий метод збільшив урожайність у п'ять разів під час випробувань на дрібних фермах у Кенії.
"Це важлива частина роботи", - говорить Грем Тіле, директор з досліджень Міжнародного центру картоплі. Але «має ще багато роботи, щоб перетворити це з гарної знахідки на реальне рішення для фермерів у Східній Африці», — попереджає він.
Ґрунтові нематоди є проблемою для багатьох видів сільськогосподарських культур. Для картоплі золотиста нематода (Globodera rostochiensis) є всесвітньою загрозою. Рослини із зараженим, пошкодженим корінням мають жовтувате, в'яне листя. Така картопля дрібніша і часто сильно пошкоджена, тому її неможливо продати. У країнах з помірним кліматом з нематодою можна боротися, чергуючи картоплю з іншими культурами, обприскуючи ґрунт пестицидами та висаджуючи сорти, стійкі до інфекції.
Ці підходи поки що не застосовні у багатьох країнах, частково тому, що пестициди дорогі, а стійкі сорти картоплі недоступні для тропічного клімату. Крім того, дрібні фермери, які можуть непогано заробляти на продаж картоплі, часто неохоче чергують посадки картоплі з менш цінними культурами.
У Кенії картопляна цистоутворююча нематода розширила свій ареал і процвітає. "Щільність нематод неймовірно висока", - говорить Денні Койн, експерт з нематод з Міжнародного інституту тропічного сільського господарства. Це призводить до додаткової проблеми втрати біорізноманіття: фермери, які вирощують картоплю, вирубують ліси, щоб створити нові поля, вільні від нематод.
Ідея про те, що банановий папір може допомогти фермерам позбавити ґрунту від нематод, виникла понад 10 років тому. Дослідники з Університету штату Північна Кароліна шукали спосіб допомогти фермерам у країнах, що розвиваються, безпечно доставляти невеликі дози пестицидів. Вони експериментували з різними матеріалами та виявили, що найкраще працює папір, зроблений із банана. Його трубчасті пористі волокна повільно виділяють пестициди у ґрунт протягом кількох тижнів, перш ніж руйнуються. На той час рослина досить розвинулась, так що навіть якщо вона заразиться, у нього вже буде здорова коренева система.
У польових випробуваннях дослідники додали в папір абамектин, пестицид, що вбиває нематод. Вони також посадили картоплю в банановий папір без абамектину як контроль. На їхній подив, ці рослини розвивалися майже так само добре, як рослини в папері з пестицидним просоченням. Койн розповів про цей загадковий результат колезі, екологу-хіміку на ім'я Болдуін Торто, який вивчає взаємодію між шкідниками та рослинами у Міжнародному центрі фізіології та екології комах.
Разом із Джульєттою Очола, тепер аспіранткою Університету штату Північна Кароліна, Торто провів кілька експериментів, щоб з'ясувати, що відбувається. Вони виявили, що банановий папір містить ключові сполуки, що виділяються корінням молодих рослин картоплі, деякі з яких залучають ґрунтових мікробів, які приносять користь рослині. Нематоди також навчилися помічати ці сполуки. Деякі, такі як альфа-чаконін є сигналом для вилуплення яєць нематод. «Якщо багато хто з них вилупиться одночасно, вони зможуть розкрити цисти», — каже Очола. Після вилуплення молоді нематоди відчувають з'єднання і використовують їх для пошуку ніжного коріння картоплі.
Волокна банана поглинають 94% сполук, виявили Очола та його колеги. Коли вони піддали яйця нематоду впливу ексудату за допомогою паперу, відсоток вилуплення знизився на 85% порівняно з контролем, повідомляє команда дослідників у журналі Nature Sustainability. Інші експерименти показали, що нематоди, що вилупилися, з набагато меншою ймовірністю зможуть знайти коріння картоплі, укладені в папір.
На заражених нематодами полях у Кенії Койн та його колеги показали, що посадка картоплі, загорнутої у простий банановий папір, потроїла врожай у порівнянні з посадкою без паперу. Крихітна доза абамектину в папері — лише п'ять тисячних від того, що зазвичай розпорошують на ґрунт — збільшила врожай ще на 50%. Імовірно, будь-які нематоди, що потрапили на картопля, убиваються абамектином.
Наразі дослідники з'ясовують, як доставити папір для обгортання та вирощування картоплі фермерам у Східній Африці. Бананові плантації в Кенії та прилеглих країнах могли б постачати волокна, які тепер викидаються як відходи. Потім виробники паперу могли б виготовляти пакети. На думку Койна, найбільшою проблемою переконатиме фермерів купити самий папір.
За словами дослідників, щойно фермери спробують використати в роботі пакети, вони зрозуміють, що ними легко користуватися. "Просто обернути і посадити", - говорить Очола.
Але упаковка великої кількості картоплі все одно буде трудомісткою, зазначає Ізабель Консейсао, експерт з нематод з Університету Коїмбри. За її словами, якщо буде розроблена машина для обгортання картоплі, можливо, цей підхід буде застосовний і на більших фермах, які використовують механічні сівалки.