Американцям вдалось збільшити приріст врожайності культур на 40%

Рослини перетворюють сонячне світло в енергію за допомогою фотосинтезу. Тим не менше, більшість культур на планеті страждає від збою цього процесу. Для того щоб впоратися з цією проблемою в рослин розвинувся досить енерговитратний процес, так зване фотодихання, яке різко пригнічує потенціал врожайності культур, пише investigatemidwest.org.

Створивши рослини з «скороченим» фотодиханням американським науковцям вдалось таким чином на 40% підвищити їх продуктивність в польових умовах.

В процесі фотосинтезу задіяний фермент Рубіско (найпоширеніший білок на Землі), а також енергія сонячного світла, щоб перетворити вуглекислий газ і воду в цукри, які сприяють росту рослин. Завдання ферменту полягає в інтеграції молекули вуглекислого газу в з'єднанні рибулозо-1,5-бісфосфат, але в зв'язку з оксигеназною активністю фермент приблизно в 20% випадках плутає її з молекулою кисню. Таким чином в фотосинтезі відбувається збій: замість поглинання вуглекислого газу і виділення кисню відбувається прямо протилежне. До того ж утворюється токсична сполука аміаку і гліколяту, на виведення якої рослині необхідно витрачати додаткову енергію.

«Фотодихання — це свого роду антифотосинтез. Рослина потребує дорогоцінної енергії і ресурсів, які витрачаються на фотосинтез, щоб домогтися пришвидшення росту і врожаю», — зазначив Пол Саут, автор наукової роботи, молекулярний біолог з Служби сільськогосподарських досліджень.

За його словами фотодихання зазвичай проходить складним шляхом через три відсіки в клітині рослини. Вчені розробили альтернативні шляхи, щоб перенаправити процес, різко скоротивши його і заощадивши достатньо ресурсів для прискорення росту рослин на 40%. Це перший випадок, коли спроектована корекція фотодихання була випробувана в реальних агрономічних умовах.

Команда дослідників розробила три альтернативних механізми фотодихання і впровадила їх в рослини з використанням різних наборів генів. Тестування проводилося на 1,7 тис. рослин, аби таким чином визначити найбільш витривалих.

Через два роки досліджень в польових умовах вчені виявили, що модифіковані рослини розвивалися швидше і в порівнянні з звичайними культурами виробляючи на 40% більше біомаси.

У планах науковців — випробувати дану технологію на сої, рисові, картоплі, томатах та баклажанах, таким чином, збільшивши врожайність даних сільськогосподарських культур.