Розробка віртуальної лабораторії для вирощування солестійкого мигдалю

Мигдалеві сади в Центральній Каліфорнії, що забезпечують понад 80% світових поставок цього продукту, стикаються з загрозою через посуху, засолення ґрунтових вод і накопичення солей у кореневій зоні. Традиційна селекція таких дерев ускладнена тривалими періодами ювенільності та складними взаємодіями між підщепою та прищепою. У зв'язку з цим був представлений проєкт AlmondLab, що включає протокол дослідження та віртуальну лабораторію для оцінки генетичних конструкцій, які підвищують солестійкість мигдалю Prunus dulcis.

Для випробувань розроблено шість кандидатів (C1–C6), що використовують механізми адаптації морських водоростей, галофітів та екстремофілів. Вони спрямовані на екструзію натрію через антипортери типу SOS1, виключення натрію через транспортери HKT1, компартменталізацію натрію у вакуолях, осмотичну адаптацію за рахунок накопичення манітолу, детоксикацію активних форм кисню за допомогою аскорбатпероксидаз, а також зміцнення Каспарієвих смужок в ендодермі для запобігання апопластичному прориву.

Експеримент проводиться в замкнутій тепличній системі з використанням прецизійних лізиметрів, зворотного осмосу для опріснення води та ремінералізації поживних речовин. Це дозволяє уникнути скидання засолених стоків у ґрунт. Дослідження охоплює 720 рослин, розділених на 16 систем, із застосуванням баєсівської ієрархічної системи оцінки. Основним критерієм ефективності є площа крони за 90-денний період.

Проєкт доповнено обчислювальною платформою з набором команд для аудиту та перевірки всіх етапів пайплайну, а також цифровими моделями для аналізу виробничих витрат в умовах обмежень на відкачування ґрунтових вод і коливань цін на воду від 50 до 2000 доларів за акро-фут.