Вчені змінили фотосинтез, щоб прогодувати весь світ

Відео: ЯК НАС ХОЧУТЬ заморили голодом? СВІТ ЗІЙШОВ З РОЗУМУ

Використовуючи новітні досягнення обчислювальної техніки та генної інженерії, вчені з Іллінойського університету (США) змінили фотосинтетичну активність рослин, що дозволить в майбутньому збирати набагато більші врожаї сільськогосподарських культур.

Як кажуть самі вчені, до 2050 року, коли на планеті проживатиме близько 9,5 мільярдів чоловік, ця технологія буде життєво необхідна, щоб прогодувати людство.

Детальніше про результати їх дослідження можна прочитати в журналі Cell.

Професор біології рослин Стівен Лонг (Stephen Long), один з творців нової технології, вважає, що зараз саме час для експериментів з генетично модифікованими сільськогосподарськими рослинами. Його команда працювала над модифікацією фотосинтезу спільно з вченими з Інституту обчислювальної біології Шанхая (КНР).

«Тепер ми знаємо кожен крок в процесі фотосинтезу C3-рослин, таких як соя, і C4-рослин, таких як кукурудза. Ми підключили безпрецедентні обчислювальні ресурси, щоб створити модель кожної стадії фотосинтезу і визначити, де знаходяться вузькі місця процесу, які можна розширити за допомогою генної інженерії. Сучасні досягнення в цих областях допоможуть нам істотно підвищити ефективність фотосинтезу, а разом з цим і врожайність багатьох культур », - заявив професор Лонг.

За його словами, в лабораторних експериментах і комп`ютерних моделях вже вдалося досягти значних успіхів.

«Наші вчені взяли ген з ціанобактерії і ввели його в ген рослини, що призвело до підвищення ефективності фотосинтезу на 30%», - говорить він.

Фотосинтезирующие мікроорганізми є ключем до вирішення проблеми фотосинтезу в рослинах. Наприклад, деякі бактерії і водорості містять пігменти, які використовують для фотосинтезу ширший спектр сонячного випромінювання, ніж рослинні пігменти. Якщо додати відповідні гени в рослинні клітини, то процес піде швидше, тобто сонячна енергія стане для рослин доступніше.

Лонг говорить, що деякі дослідники вже пробують прищепити С4-фотосинтез С3-рослин, але це означає серйозне зміна анатомії рослин, зміна експресії багатьох генів і введення нових генів від рослин з метаболічним шляхом С4.

«Інший, можливо, більш простий спосіб - це додавання до С3-хлоропластам елементів від синьо-зелених водоростей. Це може підвищити активність RuBisCO - ферменту, який бере участь в першій стадії фотодихання, допомагає перетворювати вуглекислий газ з атмосфери в рослинну біомасу. Комп`ютерні моделі показують, що такі елементи можуть посилити фотосинтез на цілих 60% », - пояснює вчений.

Комп`ютерний аналіз показав ще один спосіб зробити фотосинтез ефективніше і змусити рослини рости і дозрівати швидше. Деякі рослини засвоюють багато сонячної енергії через верхні листки, але занадто мало - через нижні. Можливо, це дозволяє їм перемогти своїх сусідів у дикій природі, але професор Лонг говорить, що в фермерському господарстві така конкуренція є контрпродуктивною. Дослідження, проведені професором біології рослин Дональдом ортом (Donald Ort), були спрямовані на те, щоб зробити верхні листки рослин легше, щоб більше сонячного світла пробивалося до нижніх листків.

Грунтуючись на цих дослідженнях і результатах своєї комп`ютерного аналізу, американські і китайські вчені збираються зробити першу модель рослини in silico, яка стане «ідеальним симулятором складної взаємодії біологічних факторів». Ця модель заповнить багато прогалини в їхніх знаннях і дозволить рухатися далі, до створення надпродуктивної сільськогосподарських культур.

Професор Лонг з жалем зазначив, що нинішні політичні і законодавчі перешкоди, в тому числі неприйняття громадськістю генетично модифікованих рослин, заважають втіленню в життя перспективної технології, яка могла б здешевити продукти харчування і прогодувати зростаюче населення Землі.

«Якщо зараз у нас все вийде, то ми побачимо ці рослини на фермерських полях як мінімум через 15 років. Але ми повинні вже сьогодні закладати основи того, що знадобиться нам в найближчі 30 років », - підсумував професор.