Na wolności często jest to każde stworzenie dla siebie - nawet rośliny. Większość dzikich gatunków roślin pozostawionych własnym urządzeniom wytwarza energię wystarczającą do odłożenia korzeni i wyprodukowania liści i nasion. Ale ludzie chcieli więcej.
Ludzie hodują i ulepszają rośliny od tysiącleci - dzięki czemu są odporne na robaki i pomagają im hodować słodsze, większe owoce i warzywa. Teraz nowe badania sugerują, że możemy być w stanie zmusić rośliny do jeszcze cięższej pracy, radykalnie poprawiając produkcję roślin w przyszłości, donosi Justin Gillis dla The New York Times .
Profesor nauk o uprawach Stephen Long i jego zespół z University of Illinois, Urbana-Champaign, umieścili geny trzech białek zaangażowanych w fotosyntezę w roślinach tytoniu, co spowodowało wzrost o 14 do 20 procent więcej niż niezmienionych roślin, zgodnie z badanie opublikowane niedawno w czasopiśmie Science.
Jak to działa?
Kiedy liście roślin są wystawione na działanie promieni słonecznych, pochłaniają część energii świetlnej w celu napędzania fotosyntezy. Ale słońce wytwarza więcej światła niż liść może znieść. W rzeczywistości tak dużo energii uderza w liście, że może się bielić lub pokroić liść, jeśli się nim nie zajmie. Tak więc rośliny mają mechanizmy, które włączają się w jasnym świetle słonecznym, aby rozproszyć tę dodatkową energię w postaci ciepła, proces ten nazywa się hartowaniem niefotochemicznym.
Problem polega na tym, że wyłączenie NPQ może zająć pół godziny, jeśli chmury lub inne cienie tymczasowo powstrzymają rażące promienie słoneczne. Zamiast przyspieszać fotosyntezę i zmniejszać NPQ, roślina nadal marnuje dużo tej energii w postaci ciepła. W ciągu dnia Long i jego zespół obliczyli, że powolny proces NPQ obniżył wydajność upraw o 7, 5 do 30 procent.
Aby rośliny szybciej wyłączały NPQ, zespół przeniósł geny trzech białek z rośliny znanej jako rzeżucha do roślin tytoniu - wybranych ze względu na łatwość manipulacji. Uprawiali zmanipulowane uprawy i osiągali imponujące wyniki. Gillis podaje, że jeden szczep wydajności tytoniu wzrósł o 13, 5 procent, 19 procent w drugim i 20 procent w trzeciej odmianie tytoniu.
Naukowcy uważają, że ich metody przełożą się na uprawy żywności, a docelowym celem będzie poprawa plonów. Wiele badań zostało sfinansowanych przez filantropijną Gates Foundation, która finansuje wiele projektów mających na celu poprawę produkcji żywności na całym świecie, donosi Gillis. W planach jest następnie przetestowanie tej koncepcji w uprawach spożywczych, takich jak cowpeas, ryż i maniok, które są ważne na obszarach Afryki pozbawionych żywności.
„Organizacja Narodów Zjednoczonych przewiduje, że do 2050 r. Będziemy musieli wyprodukować około 70 procent więcej żywności na ziemi, z której obecnie korzystamy”, mówi Long w komunikacie prasowym. „Uważam, że bardzo ważne jest, aby te nowe technologie były teraz dostępne na półce, ponieważ może upłynąć 20 lat, zanim takie wynalazki dotrą na pola rolników. Jeśli nie zrobimy tego teraz, nie będziemy mieli tego rozwiązania, kiedy będzie potrzebne ”.
Nie wszyscy są całkowicie przekonani o wynikach tytoniu, zwłaszcza że tytoń jest liściem i nie wytwarza nasion ani ziaren. „Jak to wygląda w ryżu, kukurydzy, pszenicy lub burakach cukrowych?” Pyta Gillis L. Val Giddings, starszy pracownik Fundacji Technologii Informacyjnych i Innowacji w Waszyngtonie. „Musisz zdobyć kilka ważnych upraw, zanim pokażesz, że to jest prawdziwe i będzie miało ogromny wpływ. Jeszcze nas tam nie ma. ”
Są jednak oznaki, że technologia stawia ludzkość na skraju drugiej zielonej rewolucji, w której nowe rodzaje doładowanych upraw - zdolne do wytrzymania suszy, zasolenia i słabej płodności - przyniosą zubożałe narody na całym świecie żywienie i bezpieczeństwo żywnościowe.
Ostatnio naukowcy zsekwencjonowali genomy 3000 odmian ryżu, co może pomóc im znaleźć geny kontrolujące odporność na pestycydy i zwiększoną wydajność. Naukowcy opracowali nawet syntetyczną wersję fotosyntezy, która może pomóc im znaleźć sposoby na usprawnienie procesu uprawy roślin spożywczych, a także może pomóc w usunięciu dwutlenku węgla z atmosfery.
