Ученые “хакнули” растения, увеличив количество урожая на 40 процентов

Растения обладают необычайной способностью превращать солнечный свет в пищу посредством фотосинтеза. Однако, если что-то является естественным, не означает, что оно эффективно. Большинству культур на планете приходится сталкиваться с процессом, называемым фотореспирацией или фотодыханием, который значительно снижает их урожайность. Теперь ученые разработали способ уменьшить количество ресурсов, потребляемых растениями для фотодыхания.

Как сообщается в журнале Science, ученые разработали несколько альтернативных способов для фотодыхания растений, чтобы они не потребляли столько энергии. Комбинации новых генов и промоторов были протестированы на 1700 растениях в реальных условиях, и лучшие показатели были выделены.

Данное исследование является частью исследования «Реализация повышенной фотосинтетической эффективности» (RIPE), международного проекта, направленного на повышение способности сельскохозяйственных культур к фотосинтезу для повышения продуктивности питания во всем мире. Эта работа заняла более двух лет, чтобы воспроизвести результаты. Команда показала, что спроектированные растения оказались выше и развивались быстрее. Было произведено примерно на 40 процентов больше биомассы, большая часть которой была обнаружена в стеблях сельскохозяйственных культур, которые были на 50 процентов больше.

«Мы могли бы накормить дополнительно до 200 миллионов людей», – говорит в заявлении главный исследователь Дональд Орт. «Восстановление даже части этих потенциальных калорий во всем мире имело бы большое значение для удовлетворения быстро растущего спроса на продукты питания, обусловленного ростом населения и более богатыми высококалорийными диетами».

Фотодыхание – это не плохой процесс, а несчастная необходимость для растений. Фермент Рубиско, имеющий решающее значение для фотосинтеза, способен создавать соединения, токсичные для растений. Это означает, что он должен быть переработан посредством фотодыхания, которое потребляет энергию.

фотодыхание

«Фотодыхание – это антифотосинтез», – добавил ведущий автор, молекулярный биолог Пол Саут. «Растениям нужна драгоценная энергия и ресурсы, которые они могли бы инвестировать в фотосинтез, чтобы добиться большего роста и урожая».

По оценкам группы, потребуется около десяти лет, чтобы спроектировать этот хак для основных продовольственных культур и добиться одобрения регулирующих органов. Проект и его основатели также намерены сделать так, чтобы мелкие фермеры, особенно в странах Африки к югу от Сахары и в Юго-Восточной Азии, могли получить доступ ко всем прорывам в рамках проекта без лицензионных платежей.

DOI: 10.1126/science.aat9077