Биологи подправили сбой фотосинтеза и сделали растения на 40% урожайнее

Американские исследователи нашли альтернативный способ фотодыхания — с ним растения стали расти быстрее и давать большие урожаи. Научная работа об этом опубликована в журнале Science, кратко о достижении сообщает сайт Иллинойсского университета.

В ходе фотосинтеза растения преобразуют энергию солнечного света, углекислый газ и воду в сахара, которые способствуют росту и урожайности растений. В этом процессе участвует фермент рубиско (если точно — рибулозобисфосфаткарбоксилаза). Это один из важнейших ферментов в природе и самый распространенный фермент на Земле.

С ним есть проблема. Не имея возможности точно различить два газа, фермент примерно в 20% случаев захватывает кислород вместо углекислого газа. При этом образуется токсичное для растений соединение, которое необходимо выводить в процессе фотодыхания. Фотодыхание — сложный и долгий процесс, который снижает эффективность фотосинтеза, тратя энергию.

В новой работе ученые разработали «сокращенный» способ фотодыхания. Три укороченных маршрута этого процесса внедрили в растения при помощи генетических конструкций. Альтернативные пути два года испытывали в реальных агрономических условиях на табаке.

Выяснилось, что модифицированные растения развивались быстрее и производили на 40% больше биомассы по сравнению с обычными. Стебли большинства из них стали на 50% больше.

В будущем ученые планируют испытать урожайность сои, коровьего гороха, риса, картофеля, помидоров и баклажанов. Для внедрения новой технологии в продовольственные культуры понадобится одобрение регулирующих органов, скорее всего, на это уйдет более десяти лет. Команда проекта будет стремиться к тому, чтобы фермеры из бедных регионов Земли получили доступ к новой технологии бесплатно.