Исследование проливает новый свет на повышение урожайности риса

Растениям необходим свет, но получение его оптимального количества в полевых условиях — сложная задача. Учёные нашли способ решить её с помощью белка, который позволяет рису регулировать количество света, которое он может безопасно использовать.

Исследование, опубликованное в Communications Biology, впервые изучает защиту от избыточного света (фотозащиту) у основной продовольственной культуры. Оно показывает, что увеличение количества специфического белка PsbS позволяет растению эффективно регулировать поглощение световой энергии для фотосинтеза. Это даёт устойчивый способ повысить урожайность зерна — открытие, которое может значительно повлиять на глобальную продовольственную безопасность.

Баланс поглощения света

Растениям нужен солнечный свет, но, как и люди, они могут получить его слишком много и включают защитные механизмы. Для фотосинтеза — процесса преобразования световой энергии в рост — необходимо постоянно балансировать между поглощением света хлорофиллом и защитой от повреждений при высокой освещённости.

Поскольку растения не могут перемещаться, они эволюционно развили механизм, который чувствует избыток света. Они «включают» молекулярный «клапан», который безвредно рассеивает энергию, и быстро «выключают» его, когда уровень света падает. Этот процесс приводит к потерям энергии, что снижает скорость фотосинтеза и влияет на рост.

Роль белка PsbS

Чтобы уменьшить эти потери, исследовательская группа использовала известный регулятор фотозащиты — белок PsbS — для тестирования его влияния на урожай риса. Рис выращивали в смоделированных полевых условиях в теплицах и специальных камерах со светодиодным освещением.

Было обнаружено, что повышение уровня белка PsbS привело к:

• Усилению фотозащиты.
• Повышению эффективности использования света.
• Увеличению урожайности зерна.

Новые цели для селекционеров

Доктор Эрик Мёрчи, руководивший исследованием, отметил: «Рис чрезвычайно важен для глобальной продовольственной безопасности... Когда мы улучшаем базовую физиологию растений, как показано здесь, мы автоматически получаем устойчивый способ повышения урожайности, поскольку не требуются дополнительные затраты удобрений или воды».

Эта работа, основанная на исследованиях модельных видов, показывает, что возможен существенный скачок в урожайности сельскохозяйственных культур. Белок PsbS и связанные с ним механизмы представляют собой новые цели для селекционеров. Учёные уже сотрудничают с ведущими мировыми исследовательскими институтами для достижения этой цели.