Fotosintēzes turbopūte, lai pabarotu pasauli

Divi lejā, viens priekšā. Pētnieki ir pabeiguši otro no trim galvenajiem soļiem, kas nepieciešami, lai palielinātu fotosintēzi tādās kultūrās kā kvieši un rīsi, kas daudziem augiem varētu palielināt ražu par aptuveni 36 līdz 60 procentiem. Tā kā jaunā fotosintēzes metode ir efektīvāka, tā varētu arī samazināt barības audzēšanai nepieciešamā mēslojuma un ūdens daudzumu.

Šis tabakas augs fotosintēzei izmanto gēnus, kas ņemti no baktērijām.

Pētnieki Kornela Universitātē un Rothamsted Research Apvienotajā Karalistē veiksmīgi transplantēja gēnus no kāda veida baktērijām, ko sauc par zilaļģēm, tabakas augos, kurus bieži izmanto pētniecībā. Gēni ļauj augam ražot efektīvāku fermentu oglekļa dioksīda pārvēršanai no atmosfēras cukuros un citos ogļhidrātos. Rezultāti tiek publicēti šodien žurnālā Daba .

Zinātnieki jau sen ir zinājuši, ka daži augi daudz efektīvāk pārvērš oglekļa dioksīdu cukurā nekā citi augi. Šie strauji augošie augi, ko sauc par C4 augiem, ietver kukurūzu un daudzu veidu nezāles. Taču 75 procenti pasaules kultūraugu (pazīstami kā C3 augi) izmanto lēnāku un mazāk efektīvu fotosintēzes veidu. Pētnieki jau ilgu laiku ir mēģinājuši mainīt dažus C3 augus, tostarp kviešus, rīsus un kartupeļus, par C4 augiem. Šo pieeju pēdējā laikā ir veicinājušas jaunas augstas precizitātes gēnu rediģēšanas tehnoloģijas, kas tiek izmantotas C4 rīsu projekts (skatiet, kāpēc mums būs nepieciešama ģenētiski modificēta pārtika).

Kornela un Rothamstedas pētnieki izmantoja vienkāršāku pieeju. Tā vietā, lai mēģinātu pārveidot C3 augu par C4 augu, mainot tā anatomiju un pievienojot jaunus šūnu tipus un struktūras, pētnieki modificēja esošo šūnu komponentus. Ja jums ir vienkāršāks mehānisms, kam nav nepieciešamas anatomiskas izmaiņas, tas ir ļoti labi, saka Daniels Voytas , Minesotas Universitātes Genoma inženierijas centra direktors.

Tā vietā, lai atdarinātu C4 augus, pētnieki aizņēmās no zilaļģēm trīsdaļīgu fotosintēzes mehānismu. Pirmkārt, olbaltumvielas veido īpašu nodalījumu augu šūnā, kas koncentrē CO2; otrkārt, nodalījumā ir ātrs enzīms šī CO2 pārvēršanai; un, treškārt, šūnas savās membrānās izmanto īpašus sūkņus, lai šūnās ievadītu CO2.

Šī gada sākumā pētnieki izstrādāja šūnas, lai izveidotu īpašus CO2 nodalījumus. Jaunais pētījums rūpējas par otro daļu - ātro fermentu. Viņi sadarbojas ar citiem pētniekiem trešajā daļā, sūkņos. Galu galā pētniekiem būs jāsaliek visas trīs daļas vienā un tajā pašā augā.

Morīna Hansena , Kornelas molekulārās bioloģijas un ģenētikas profesors, saka, ka sasniegumi komerciāli audzētās pārtikas kultūrās nebūs redzami vismaz piecus vai 10 gadus.

Lai to izdarītu, nebūs vienkārši pārstādīt vienu vai divus gēnu. Tas prasīs 10 līdz 15 gēnu pārsūtīšanu un pārliecību, ka gēni ir stabili, saka Dīns Praiss , medicīnas, bioloģijas un vides profesors Austrālijas Nacionālajā universitātē. Price nebija iesaistīta pašreizējā pētījumā. Tikai tad var sākties plaša lauka pārbaude, kā arī ģenētiski modificēto kultūraugu regulēšanas process.

Sākumā pieeja, visticamāk, aprobežosies ar dažiem augiem, kurus pētnieki īpaši labi prot ģenētiski modificēt, piemēram, kartupeļiem, tomātiem, baklažāniem un papriku. Tomēr Price saka, ka ir ģenētiski risinājumi, kas varētu ātri padarīt to iespējamu plašākā kultūru klāstā.

paslēpties