Біологи усунули “збій” у фотосинтезі, що підвищило врожайність на 40 відсотків

Здебільшого природа виявляється до біса чудовим оптимізатором рішень, саме тому всі – від робототехніків до матеріалознавців – так прагнуть запозичити її методи. Однак, коли справа доходить до фотосинтезу, виявляється, що багато культур могли б працювати набагато краще – і передова наука могла б допомогти.

Дослідники з Університету штату Іллінойс і Служби сільськогосподарських досліджень Міністерства сільського господарства США використали генетичну модифікацію, щоб продемонструвати, що певні культури можуть бути на 40 відсотків ефективнішими. Це досягається шляхом виправлення “фотосинтетичного збою”, що обмежує потенціал врожайності багатьох культур через енергоємний процес, який називається фотодиханням. Фотодихання відбувається частково через те, що фермент рубіско, найважливіший компонент процесу фотосинтезу, не може належним чином розрізнити молекули вуглекислого газу і кисню приблизно у 20 відсотках випадків. В результаті утворюється токсична для рослин сполука, яку доводиться утилізувати за допомогою фотодихання – таким чином забираючи дорогоцінну енергію, яка могла б бути використана для процесу фотосинтезу.

“За рахунок калорій, втрачених при фотодиханні на Середньому Заході США, ми могли б щороку годувати до 200 мільйонів людей”, – сказав Дональд Орт, професор Роберта Емерсона з рослинництва та рослинництва в Інституті геномної біології ім. Карла Р. Вуза в штаті Іллінойс, США. “Відновлення навіть частини цих калорій у всьому світі значно допоможе задовольнити швидко зростаючий попит на продовольство в 21 столітті, викликаний зростанням населення і більш заможним висококалорійним харчуванням”.

Для свого розумного генетичного обходу вчені, які брали участь у дослідженні, знайшли спосіб перенаправити процес фотодихання таким чином, щоб він заощаджував ресурси. Цікаво, що 40-відсоткове збільшення росту рослин також не є гіпотетичним, воно було протестовано в реальних агрономічних умовах. Це було досягнуто на посівах тютюну, який виявилося легше модифікувати та тестувати, ніж інші культури. Посіви росли швидше, вище і мали на 40 відсотків більше біомаси, в тому числі товстіші стебла. Далі команда планує перевірити свої висновки на ряді інших культур, в тому числі сої, коров’ячому горосі, рисі, картоплі, помідорах і баклажанах.

Швидше за все, пройде щонайменше десять років, перш ніж дослідження пройде достатню кількість регуляторних тестів, щоб стати доступним для фермерів по всьому світу. Однак, якщо припустити, що ці тести не виявлять нічого, про що варто було б турбуватися, це може виявитися серйозною зміною правил гри для сільського господарства – особливо в таких місцях, як Африка на південь від Сахари і Південно-Східна Азія.

Рекомендації редакції

• Генні інженери працюють над створенням людини-невидимки. Серйозно
• Редагування генів CRISPR може допомогти зупинити розповсюдження вірусу пташиного грипу
• Немає ґрунту? Не проблема. H2Grow може вирощувати культури практично будь-де
• Дослідження того, як рослини реагують на мікрогравітацію, може допомогти вирощувати їжу в космосі
• “Космічна пшениця” НАСА допомагає фермерам на землі швидше вирощувати врожай

Source: digitaltrends.com