Найден способ увеличить урожайность растений на 27%

Биологи из Эссекского университета вместе с коллегами нашли два «узких места» фотосинтеза, воздействуя на которые, можно увеличить продуктивность растений на 27%. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Plants.

Растения получают энергию для существования с помощью фотосинтеза — в результате этого процесса углекислый газ и вода при помощи солнечного света преобразуются в глюкозу и кислород с выделением энергии. Однако даже в таком процессе, выверенном природой в течение миллионов лет, существуют изъяны, не позволяющие достичь максимальной эффективности в преобразовании энергии.

Фотосистемы I и II «захватывают» солнечный свет и используют его энергию в химических реакциях на следующих этапах фотосинтеза. Содержащий медь транспортный белок под названием пластоцианин перемещает электроны от фотосистемы II к фотосиситеме I. Это важный этап, благодаря которому возможен весь процесс фотосинтеза. Однако пластоцианин обладает высоким сродством к своему акцепторному белку в фотосистеме I, поэтому он остается прикрепленным к ней, не в состоянии эффективно перемещать электроны.

Биологи нашли способ избавиться от этого «узкого места». Ученые помогли пластоцианину более эффективно выполнять свою работу: для этого авторы добавили в систему цитохром С6 — более эффективный транспортный белок, который выполняет аналогичную функцию в водорослях. Пластоцианин содержит медь, а цитохром — железо. В зависимости от наличия этих питательных веществ водоросли могут выбирать между этими двумя транспортными белками.

Также исследователи нашли способ избавиться от «узкого места» в цикле Кальвина, в котором углекислый газ превращается в сахара. Для этого ученые увеличили количество ключевого фермента — седогептулозобисфосфатазы, — позаимствовав дополнительные клеточные механизмы у других видов растений и цианобактерий. Также такой метод позволил повысить эффективность использования воды растение или соотношение произведенной биомассы к воде, потерянной растением.

Авторы показали, что эти два улучшения вместе увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур в теплицах на 52%. Что еще более важно, при использовании этих подходов происходит ускорение роста сельскохозяйственных культур на 27% в полевых испытаниях. Это значит, что такие фотосинтетические «апгрейды» могут увеличить урожай сельскохозяйственных культур в реальных условиях.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.