Повышение урожайности сои через адаптацию фотосинтеза к изменчивому свету
Исследователи из Университета Иллинойса создали новую математическую компьютерную модель, чтобы понять, сколько урожая теряет соя, сталкиваясь с минутными колебаниями света в пасмурные и солнечные дни. Работа опубликована в специальном выпуске Plant Journal.
Ключевая проблема: растения сои могут терять до 13% своей продуктивности из-за неспособности быстро адаптироваться к стандартным для поля изменениям интенсивности света.
Детали модели:
- Новая динамическая модель с трассировкой лучей предсказывает уровень света с точностью до миллиметра на каждом листе каждую минуту дня для цветущей культуры сои.
- Модель учитывает два критических фактора: фотозащиту и Rubisco activase (активазу Рубиско).
- Фотозащита: процесс, защищающий растение от солнечных повреждений, но требующий времени (от минут до часов) для "отключения" при снижении освещённости.
- Rubisco activase: фермент-помощник, активируемый светом, который включает Rubisco для фиксации углерода.
Результаты моделирования дня в Шампейне, Иллинойс:
- В солнечный день фотосинтез больше всего ограничивала долгосрочная фотозащита.
- В пасмурный день основными ограничителями стали краткосрочная фотозащита и Rubisco activase.
Работа над решением:
Проект RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency) уже работает над устранением этих ограничений в сое, маниоке, коровьем горохе и рисе.
- В 2016 году в исследовании, опубликованном в Science, повышение уровня трёх белков, участвующих в фотозащите, увеличило продуктивность модельной культуры на 14-20%.
- Команда RIPE также ищет более эффективные формы активазы Рубиско для сои и коровьего гороха.
Как отметил директор RIPE Стивен Лонг: "Такие модели критически важны для выявления барьеров и решений, чтобы достичь полного потенциала этой культуры... Это исследование показывает, что есть ещё возможности для улучшения".