W związku z tym, że w wyniku globalnego ocieplenia klimat na Ziemi staje się coraz bardziej suchy i cieplejszy, rolnictwo przeżywa ciężkie dni. Naukowcom udało się opracować skuteczną metodologię modyfikacji genetycznej upraw spożywczych, która pomoże rolnikom zwiększyć plony w przyszłości.
Planeta Ziemia stopniowo się ociepla. Ponadto liczba ludności na jego terytorium stale rośnie. W obliczu globalnego ocieplenia rolnicy stają przed dwoma dużymi wyzwaniami. Po pierwsze, uprawy muszą wytrzymać bardziej suchy i gorętszy klimat, a po drugie ludzie potrzebują coraz bardziej naturalnych produktów. Takie okoliczności wymagają naprawdę poważnych decyzji.
Naukowcy ogłosili w tym tygodniu, że znaleźli sposób na zwiększenie produktywności upraw na poziomie genetycznym, umożliwiając roślinie znacznie wydajniejsze wykorzystanie energii słonecznej. Naukowcy mają nadzieję, że pomoże to rolnikom sprostać potrzebom stale rosnącej populacji. „Naszym celem jest wspieranie rolnictwa na całym świecie” - mówi Krishla Nyogi, jeden z badaczy zaangażowanych w projekt.
Aby zwiększyć plony, naukowcy musieli najpierw pokonać naturalne mechanizmy obronne roślin. Kiedy roślina otrzymuje więcej światła niż jest to konieczne do pomyślnej fotosyntezy, jej komórki inicjują proces niefotochemicznego wygaszania fluorescencji chlorofilu (NPQ), co pozwala im uwolnić nadmiar energii w postaci ciepła, aby uniknąć przegrzania. Kiedy słońce opuszcza niebo, a rośliny są ponownie w cieniu, NPQ zwalnia, ale wymaga to czasu, podczas którego fotosynteza również przebiega bardzo wolno. Mechanizm, który rośliny nabyły w toku ewolucji, pomaga im skutecznie radzić sobie z surowym klimatem na wolności, ale współczesne rolnictwo w niewielkim stopniu przypomina dziką dżunglę lub sawannę. Dla niego gaszenie niefotochemiczne jest raczej wadą, która obniża wskaźniki wydajności,w końcu im więcej energii, tym więcej cukrów i pożytecznych mikroelementów w owocach roślin, a tym samym wyższa ich wartość energetyczna i smak. Dlatego naukowcy zdecydowali się zmienić NPQ i pozwolić roślinom absorbować więcej fotonów.
Mechanizm naturalnej ochrony roślin przed nadmiarem energii słonecznej
Kiedy promieniowanie UV staje się zbyt intensywne, komórki roślinne zaczynają wydzielać nadmiar energii w postaci ciepła, unikając w ten sposób przegrzania. Problem polega na tym, że gdy system obronny jest na miejscu, fotosynteza przebiega bardzo wolno.
W rezultacie zespół naukowców z kilku instytutów znalazł sposób na zmodyfikowanie genów związanych z NPQ w pospolitych roślinach tytoniu (Latin Nicotiana tabacum), aby spowolnić proces gaszenia znacznie szybciej, gdy roślina jest w cieniu. Zmiany te doprowadziły do wzrostu produkcji 3 białek, które przyspieszają regenerację fotosyntezy po wygaszeniu. Dzięki temu efektywność fotosyntezy wzrosła o 15%.
Film promocyjny:
Czy to oznacza, że teraz uzyskamy 15% więcej zbiorów tytoniu? Nie. Według Nyoggi wybór padł na tytoń tylko dlatego, że jest łatwy w uprawie laboratoryjnej i jest uprawiany równie aktywnie jak rośliny spożywcze. Obecny eksperyment jest w zasadzie tylko dowodem na to, że technika naukowców działa. Ponieważ zespół zajmuje się genami i białkami występującymi we wszystkich roślinach, technikę wzmocnienia genetycznego można zastosować również w innych uprawach. Tak więc, jeśli pomyślnie przetestujemy na nich, w przyszłości nowa metoda może być stosowana na całym świecie, co znacznie zwiększy plony i pomoże roślinom radzić sobie z upałami i suszą.