A fotoszintézis mesterséges feljavítása jelentősen megnövelheti a terméshozamot

A növények fényből és szén-dioxidból termelnek szerves anyagot és szolgáltatnak energiát más lényeknek. A fotoszintézis biokémiai folyamatában vannak olyan pontok, melyek a mechanizmus összetettsége és a nyersanyagok hiánya miatt lassabban mennek végbe. Az Essexi Egyetem tudósai két olyan kritikus pontot találtak a reakciósorozatban, melynek mesterséges megtámogatásával 27 százalékot tudtak növelni a növények termelékenységén. A valós terepi körülmények között megvalósult felfedezés már a harmadik a RIPE (Megvalósuló Megnövekedett Fotoszintetikus Hatékonyság) kutatási projektjében.

A Science Daily cikke alapján a Magyar Mezőgazdaság írta meg, hogy Christine Raines, az Essexi Egyetem professzora, a kutatás helyettes kancellárja szerint ebben a században a globális mezőgazdaság számára a legnagyobb kihívást a növekvő világnépesség jelenti. A becslések szerint az emberiség létszáma 2050-re eléri a 9,7 milliárd főt. Annak érdekében, hogy elegendő növényt lehessen előállítani a világ táplálékszükségletéhez, egy második Zöld Forradalomra van szükség, ami növeli a megtermelhető termésmennyiséget. A fotoszintézis egy nagyon összetett folyamat, ami körülbelül 170 lépésből és további alfolyamatokból áll. A mechanizmus során csupán napfényből és szén-dioxidból keletkezik gyakorlatilag élelem.

A fotoszintézis több részfolyamatán is sikerült javítania a kutatóknak a szabadföldi kísérlet során - képünk illusztráció
A fotoszintézis több részfolyamatán is sikerült javítania a kutatóknak a szabadföldi kísérlet során – képünk illusztráció

Felgyorsították a fotoszintézis leglassabb folyamatait

A fotoszintézis folyamata hasonló egy gyár működéséhez: csak annyira lehet gyors, mint a leglassabb lépés. Egy gyár termelékenysége is csökken, ha korlátozottak a készletek, a szállítmányozási utak és a megbízható gépek száma. Ezért annak érdekében, hogy kiderüljön, mi a korlátozó tényező a fotoszintézis esetében, illetve, hogy megtudják, hogyan képesek hatékonyabban cukrot előállítani a növények, a kutatók modellezték a folyamat mind a 170 lépését.

„Azonosítottunk néhány lépést, ahol úgymond nincs elég “hajtóerő” – mondta a kutatásról Patricia Lopez-Calcagno, az Essexi Egyetem PhD kutatója. A tanulmányt szerző szakemberek leírták, hogy a kísérletek során a növények növekedését két korlátozás feloldásával 27 százalékkal növelték. Az egyik kritikus pont a fotoszintézis első részében volt, ahol a növények a fény energiát kémiai energiává alakítják. A másik pedig a folyamat második részében, a Calvin-Benson ciklusban, ahol a szén-dioxid a cukrokba rögzül.

Több enzimet és több fehérjét adunk a növényeknek, amelyek speciális hajtóerőként működnek a kritikusabb lépéseknél – folytatta Patricia Lopez-Calcagno.

A fény kémia energiájának átalakításánál citokróm C6-ot, egy hatékonyabb transzportfehérjét adtak a folyamathoz, ami az algákban is hasonló feladatokat lát el. A Calvin-Benson ciklusnál pedig a cianobaktériumokból származó SBPase nevű kulcsenzim mennyiségét növelték meg. A kutatócsapat továbbá javította a növények vízfelhasználásának hatékonyságát is.

Szabadtéri kísérleteink során felfedeztük, hogy ezek a növények kevesebb vizet fogyasztanak a nagyobb biomassza előállításához – mondta erről Christine Raines.

A három felfedezés együtt jelentős termésnövekedést eredményez

A tanulmány izgalmas lehetőséget kínál három megerősített és független módszer ötvözésére a növényi termelékenység 20 százalékos növekedésének elérésére – mondta Stephen Long, a RIPE igazgatója, az Ikenberry Endown Egyetem, Carl R. Woese Genomikai Intézet Növénytudományi és Növénybiológiai Tanszékének elnöke. A modellezésünk szerint ez az áttörés a RIPE projekt két korábbi felfedezésével összekapcsolva akár 50–60 százalékos hozamnövekedést is jelenthet az élelmiszernövények esetében – mondta.

Share Button

Iratkozzon fel hírlevelünkre!

Hogy elsőként értesüljön fontos agrárhírekről, támogatásokról, rendeletekről!

Kapcsolódó cikkek

Átütő siker – Oxigént termel a mesterséges l... Megszületett az első ember alkotta mesterséges levél, ami megmentheti az emberiséget. A találmány nagyszerűsége abban rejlik, hogy ugyanúgy viselkedik...
A szőlő gyökerében fontos hatóanyagra bukkantak a ... A világon először bukkantak rá szőlőalanyok gyökerében az epszilon-viniferin névre hallgató anyagra. A hatóanyag az antidepresszáns gyógyszerek készít...
Új növényfajták kifejlesztésén dolgozik egy magyar... Új Európai Uniós projekt, az úgynevezett SolACE, indult a  víz- és tápanyaghiány okozta növénytermesztési nehézségek leküzdéséért, amiben jelentős rés...
Elindult a mezőgazdasági tudást és az oktatást seg... A Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ és az Agrárminisztérium elindította a Gödöllői Program elnevezésű együttműködést, amelynek célja az agrá...
Szigorúan őrzött korallszigeten kutatott a debrece... Egyedüli magyarként a Debreceni Egyetem Növényvédelmi Intézetének vezetője, Radócz László is részt vett abban a nemzetközi expedícióban, amely a Ducie...
Kiderítik, melyik halakból kell többet és kevesebb... Magyar kutatók a vízi ökoszisztémák táplálékhálózati modelljeit elemezve arra keresik a választ, mely fajok halászatával milyen mértékben sérül az ök...