Международная группа ученых с помощью генной инженерии внесла изменения в фотосинтетический аппарат сои и табака, ускорив этот процесс. Это позволило повысить урожайность растений на 20%. В перспективе технология позволит бороться с голодом в мире. Исследование опубликовано в журнале Science.
Согласно последнему отчету ООН о безопасности пищевых продуктов и продовольственных проблемах по всему миру, в 2021 году около 10% мирового населения находились на грани голода. За последние годы ситуация ухудшилась, из-за чего все проблемы, связанные со здравоохранением, стали еще более острыми. По оценкам ЮНИСЕФ, к 2030 году более 660 млн людей столкнутся с голодом и недостатком пищи. Причиной этому станут затрудненный доступ к пищевым продуктам из-за нарушения торговых цепочек и изменение климата, которое сокращает урожай. Для решения проблемы многие ученые пытаются улучшить урожайность различных растений, используя методы генной инженерии.
RIPE — это международный проект, который призван улучшить эффективность фотосинтеза сельскохозяйственных растений. Результаты работы проекта направлены прежде всего на малые фермерские угодья в тропической Африке. Фотосинтез — это сложный, но на удивление неэффективный процесс, который состоит более чем из сотни ступеней. На его оптимизацию ученые потратили несколько десятилетий. В новой работе они сосредоточили внимание на конструкции VPZ. Она содержит три гена, которые кодируют белки, участвующие в ксантофилловом цикле. Этот цикл защищает фотосинтетический аппарат растений от переизбытка энергии в том случае, если солнечного света слишком много. При этом он перестает работать, если опускается тень (из-за облаков, заката солнца или из-за того, что листья закрыты чем-то еще). На перестройку работы растениям требуется несколько минут, хотя это время могло бы быть потрачено на фотосинтез. С помощью генной инженерии исследователи повысили экспрессию генов в конструкции VPZ. Это позволило ускорить процесс «выключения» ксантофиллового цикла, что увеличило общее время, потраченное на фотосинтез. Согласно оценкам ученых, в результате такой генной модификации им удалось повысить урожайность растений на 20%.
Сначала ученые протестировали задумку на табаке, так как с его геномом очень легко работать. Получив удовлетворительные результаты, они внесли такие же изменения в геном важного с точки зрения сельского хозяйства растения — сои. Результаты были схожи, хотя использованные в эксперименте растения отличались. Это позволило ученым сделать вывод, что предложенный ими метод универсален.
В этом году исследователи проводят полевые эксперименты по предложенному методу, а первые результаты они ожидают получить в начале 2023 года. Работа показывает, что повышение эффективности фотосинтеза с помощью генной инженерии позволяет повысить урожайность растений. Это важно для решения проблемы голода в мире.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
