Кришна Нийоги (Krishna Niyogi) и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли (США) исследовали три гена, участвующие в фотосинтезе и защищающие растительные клетки от повреждений. Ученые установили, что увеличение экспрессии этих генов у культурного табака приводит к повышению его урожайности на 14–20% процентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Известно, что в процессе фотосинтеза растения используют энергию солнечного света, чтобы усвоить углерод из атмосферы и преобразовать его в биомассу, которую мы можем использовать в качестве еды, топлива и одежды. Однако когда солнечного света слишком много, хлоропласты в растительной клетке могут быть повреждены, поэтому растения оснащены системой защиты. Для этой цели внутри хлоропластов имеется система под названием NPQ (Non Photochemical Quenching). Она защищает клетки от чрезмерной солнечной радиации. Профессор Нийоги сравнивает ее с механизмом сброса избыточного давления в паровой машине: «NPQ включается и безопасно избавляет от избытка энергии. В тени давление в “двигателе” уменьшается. NPQ выключается, но не достаточно быстро. Это похоже на утечку в системе с открытым клапаном», — сказал он.
Увеличивая экспрессию трех генов, участвующих в NPQ, ученые добились того, что эта система выключается быстрее, а эффективность фотосинтеза даже в слабоосвещенных участках становится выше.
«Мы использовали табак в качестве модели культурных растений, потому что это легко. Но мы работаем над тем, чтобы произвести такие же изменения в рисе и других продовольственных культурах. Молекулярные процессы, которые мы модифицировали, имеют основополагающее значение для растений, которые осуществляют фотосинтез, так что мы надеемся увидеть аналогичное увеличение урожайности и в других культурах», — рассказал Кришна Нийоги
Работа по повышению урожайности сельскохозяйственных культур становится все более актуальной по мере роста мирового населения. ООН прогнозирует, что к 2050 году потребуется увеличить производство сельскохозяйственных продуктов почти в два раза для удовлетворения растущего спроса. Пока что урожайность основных мировых сельскохозяйственных культур не растет достаточно быстро, чтобы удовлетворить эту потребность.
Ранее портал Научная Россия о раработке россйиских ученых, позволяющей возвращать почве урожайность.
