Подпишитесь
Дом

Три шага на пути к продовольственному благополучию планеты

Фермент, ускоряющий преобразование углекислоты растениями является ключевым фактором повышения урожайности культурных растений

Фермент, ускоряющий преобразование углекислоты растениями является ключевым фактором повышения урожайности культурных растений. Недавно учёные сделали очередной шаг к интенсификации фотосинтеза таких важных продовольственных культур как пшеница и рис, что может повысить урожайность их и других растений примерно на 35-60%. Новый метод фотосинтеза, если он будет внедрён в культурные растения, не только повысит урожайность, но снизит потребность в воде и удобрениях, без которых современное сельское хозяйство не может обойтись.

Исследователи из Корнельского университета и Исследовательского центра Ротамстед в Великобритании успешно пересадили гены бактерий, известных как цианобактерии, растению табак, часто используемому в научных экспериментах. Пересаженные гены позволят растениям вырабатывать более эффективный фермент, необходимый для преобразования атмосферной двуокиси углерода в сахара и другие углеводы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Учёные давно заметили, что некоторые растения перерабатывают углекислоту гораздо успешнее других. Этих «ударников» называют C4-растениями. Среди них кукуруза и многие виды сорняков. Однако, 75% мировых культур относится к другой группе, называемой C3-растениями. Её представители используют более медленную технологию фотосинтеза.

Благодаря самым передовым методам селекции сельскохозяйственного производства сегодня удаётся повышать урожайность пшеницы примерно на 1% ежегодно. Но это лишь половина от показателя, необходимого для того, чтобы гарантированно прокормить население планеты в ближайшем будущем. Учитывая важность проблемы урожайности пищевых культур, исследователи долгое время пытаются найти способ преобразовать наиболее распространённые культурные растения C3, среди которых пшеница, рис и картофель в С4.

На этом пути в последнее время отмечен некоторый прогресс. Но исследователи из Корнела и Ротамстеда выбрали более простой и эффективный метод. Вместо того, чтобы преобразовывать один вид растений в другой, изменяя анатомию, добавляя новые клетки и изменяя клеточную структуру, учёные занялись совершенствованием компонентов имеющихся клеток.

Модифицированный табак под микроскопом

Взамен имитации С4-растений, исследователи позаимствовали трёхкомпонентный механизм фотосинтеза цианобактерий, которые используют для фотосинтеза собственные специфические инструменты. Во-первых, внутри клеток белки образуют специальный отсек, где концентрируется СО2. Во-вторых, этот отсек содержит фермент-ускоритель, облегчающий преобразование углекислоты. И, в-третьих, в клеточных мембранах есть специальные «насосы», закачивающие в клетки CO2.

Ранее в этом году исследователям удалось сформировать в клетках растений белковые отсеки для двуокиси углерода. Результатом их последней работы стало создание фермента-ускорителя.

На сегодняшний день осталось сделать третий шаг, создать механизм закачки СО2 в клетки. Эту проблему решают коллеги учёных из Корнела и Ротамстеда. Когда решение будет найдено, все три компонента будут объединены в одних и тех же растениях.

Профессор молекулярной биологии и генетики из Корнельского университета Морин Хансен (Maureen Hansen) считает, что практические результаты трудов учёных станут доступны в коммерческом сельском хозяйстве не ранее чем через 5-10 лет.

По словам профессора медицины, биологии и окружающей среды из Австралийского национального университета Дин Прайс (Dean Price), который не принимал участия в текущем исследовании, речь идёт не об обычной пересадке одного или двух генов. Предстоит внедрить в растения 10-15 генов бактерий и убедиться, что гены стабильны. Только после этого могут начаться обширные полевые испытания в рамках требований правил регулирования использования генетически модифицированных сельскохозяйственных культур.

Источник: https://econet.ru/

Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Любой человек в нашей жизни появляется именно тогда, когда мы больше всего нуждаемся в уроке, который он с собой несет. Робин Шарма
    Что-то интересное
    Больше материалов
    Больше материалов