Моделирование связи между улучшением фотосинтеза и урожайностью
Команда из Университета Иллинойса смоделировала улучшение фотосинтеза за счёт модификации ферментов и рост сои в реалистичных климатических условиях, чтобы определить, в какой степени эти улучшения могут привести к повышению урожайности.
«Существует сложная взаимосвязь между улучшением фотосинтеза и фактической урожайностью. Более высокий фотосинтез не обязательно означает более высокий урожай. Отдача в виде урожая сильно зависит от сезонных климатических условий», — сказал Юфэн Хэ, ведущий автор работы в рамках проекта RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency).
Исследователи использовали модель BioCro для симуляции роста сои в полях Иллинойса в условиях нормальной и повышенной концентрации CO2. Особое внимание уделялось двум ключевым параметрам, влияющим на фотосинтез на уровне растительного полога: Jmax и Vcmax. Целью было определить эффект усиления этих процессов на уровне всего полога, а не только листа, и оценить, приведёт ли это к повышению урожайности в различных климатических условиях.
Команда обнаружила, что общий прирост фотосинтеза и биомассы бобов (урожайности) изменялся при моделировании в среде с высоким содержанием CO2. Также выяснилось, что корреляция между усилением фотосинтеза и ростом урожая зависит от климатических условий на разных стадиях роста сои. Результаты опубликованы в Field Crops Research.
«Существуют доказательства, что фотосинтез можно улучшить, модифицируя определённые ферменты, но большинство таких исследований рассматривало эффект только на уровне листа или в ограниченном числе полевых испытаний и сезонных условий», — отметила Меган Мэтьюз, руководитель исследования.
Следующие шаги учёных включают добавление данных об африканских сортах растений и условиях среды, а также использование более детальных механистических моделей для применения выводов к сельскому хозяйству в Африке к югу от Сахары.