Исправление «глюка» фотосинтеза привело к повышению урожайности на 40%
Ученые из Университета Иллинойса обнаружили естественный недостаток фотосинтеза, исправление которого привело к повышению урожайности до 40 процентов, по сравнению с теми же видами культур, растущими «обычным образом». О данном исследовании и его результатах пишет журнал Science, передает портал ScienceAlert.
Фотосинтез – химическая реакция, позволяющая растениям превращать солнечный свет и углекислый газ в вещества, необходимые для роста и развития растения. Исправление недостатка, наблюдающегося в процессе фотосинтеза, позволяет получить с того же объема посевов существенно больше урожая, которого в перспективе хватит для того, чтобы накормить еще 200 миллионов голодающих людей на планете.
К настоящему моменту ученые применили «исправление» только на табачные виды растений, поэтому речь пока не идет о применении аналогичного метода на пищевые культуры. Однако, отмечают исследователи, это очень важный и многообещающий шаг на пути выведения новых сортов растений, способных к более эффективному фотосинтезу и как результат – борьбы с голодом.
Так в чем же заключается «глюк» фотосинтеза и как ученые предлагают его исправить? Проблема называется «фотодыханием» растения. За этот процесс отвечает фермент рибулозобисфосфаткарбоксилаза (Рубиско). Как оказалось, он часто ошибается – принимает кислород за углекислый газ, что приводит к выработке не столь важных для клетки побочных продуктов, таких как фосфат гликолевой кислоты и аммиака. Эти молекулы утилизируются, но для этого растению приходится тратить свою жизненную энергию, да и сам процесс вывода этих веществ происходит не так быстро, как того хотелось бы. Таким образом нарушается нормальное течение фотосинтеза. Как результат — снижение продуктивности (урожайности) растения.
Исследователи нашли способ устранить недостаток. Проверить результат генной модификации удалось пока только на табачном растении. Культура выращивались в теплицах, а ученые следили за изменениями в ее урожайности. Эксперимент показал, что благодаря «улучшенному» методу фотосинтеза в среднем этот показатель увеличился на 25 процентов. А в некоторых случаях наблюдалось повышение урожайности до 40 процентов.
Ученые отмечают, что по разным оценкам, тот же рис, мог бы давать от 20 до 50 процентов больше урожая, если бы фермент Рубиско работал с большей точностью и скоростью. На данный момент идет активная работа по адаптации генной модификации для других видов культур.