Высокая концентрация CO₂ защищает сорго от засухи и улучшает семена

Повышение концентрации углекислого газа (CO₂) в атмосфере, главного парникового газа, полезно для физиологии сорго — важной экономически и питательно сельскохозяйственной культуры.

Исследование, проведенное в Институте биологических наук Университета Сан-Паулу (Бразилия), показало, что в условиях низкой влажности CO₂ не только защищает растения сорго от засухи, но и вызывает системную перестройку метаболизма, приводящую к накоплению на 60% больше белка в семенах.

Ключевые выводы:

• Повышенный уровень CO₂ снижает устьичную проводимость, что повышает эффективность использования воды.
• Высокая концентрация CO₂ смягчает потерю качества зерна, вызванную низкой влажностью в фазе налива, за счет задержки физиологических и метаболических реакций на засуху.
• Это первое исследование, анализирующее одновременные метаболические ответы разных органов растения (листья, стебель, корни, опорные корни, зерна) в таких условиях.

Механизм устойчивости связан с особенностью фотосинтеза у растений семейства C4, к которому относятся сорго, сахарный тростник и кукуруза. C4-фотосинтез — высокоэффективная система, позволяющая более эффективно использовать CO₂.

Методология:

• Растения сорго выращивали в условиях повышенного CO₂ и засухи в течение 120 дней в фазе формирования и налива зерна.
• Проводили метаболомные исследования для анализа всех метаболитов, а также функций и взаимосвязей генов.
• Измеряли фотосинтез листьев, дыхание и устьичную проводимость на 90-й и 120-й день.

Исследование прокладывает путь к более глубокому пониманию генов, ответственных за устойчивость к изменению климата, и созданию генетической карты для генной инженерии сорго и других культур.