Исследователи объяснили, что по их расчетам, чтобы прокормить 9 млрд человек к 2050 году, фермерам необходимо выращивать на 50% больше продовольствия на ограниченном количестве пахотных земель. Поэтому ученые-растениеводы внедряют разные технологии для более высокой урожайности — в том числе с помощью улучшения фотосинтеза.
К примеру, сине-зеленые водоросли фотосинтезируют более эффективно, чем большинство сельскохозяйственных культур, поэтому исследователи работают над тем, чтобы внедрить элементы из цианобактерий в сельскохозяйственные растения.
В новом исследовании Корнельского университета ученые добились значительного улучшения фотосинтеза. При фотосинтезе растения преобразуют углекислый газ, воду и свет в кислород и сахарозу — сахар, используемый для получения энергии и строительства новых тканей. Во время этого процесса фермент Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза), присутствующий во всех растениях, берет неорганический углерод из воздуха и преобразует его в органическую форму, которую растение использует для построения тканей.
Одним из препятствий для улучшения фотосинтеза в сельскохозяйственных культурах является то, что Рубиско реагирует как с углекислым газом, так и с кислородом; последняя реакция создает токсичные побочные продукты, замедляет фотосинтез и тем самым снижает урожайность.
Поэтому ученые удалили карбоновую ангидразу, фермент естественного происхождения, из хлоропластов — органелл растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Это связано с тем, что роль ангидразы заключается в создании равновесия между CO2 и бикарбонатом в клетках растений, катализируя реакции, в которых CO2 и вода образуют бикарбонат и наоборот. Но для того, чтобы механизм концентрации углерода из цианобактерий работал в сельскохозяйственных культурах, бикарбонат в системе должен достичь уровня, во много раз превышающего равновесный.
Когда они поместили растения в камеру с высоким содержанием кислорода, они в несколько раз улучшили свой рост.
Читать далее
В человеческой ДНК нашли неизвестный генетический материал вирусов
Опубликован план NASA по поиску жизни на спутнике Сатурна
В России специально выпустят диких клещей для борьбы с вредителями