Учёные нашли способ повысить урожайность сельхозкультур

Исследователи из Ливерпульского университета предложили новый метод улучшения роста сельскохозяйственных культур. Это ответ на серьёзный вызов — необходимость повысить продуктивность растениеводства в условиях меняющегося климата и роста населения.

На фоне роста глобального уровня углекислого газа (CO₂) и прогнозируемого увеличения населения планеты почти до 10 миллиардов к 2050 году, команда профессора Лунинга Лю применила методы синтетической биологии и инженерии растений для улучшения фотосинтеза, создав шаблон для массового использования.

Фотосинтез — это процесс, в ходе которого растения используют атмосферный CO₂ для создания питательных веществ, критически важных для их роста и глобальной экосистемы. В новой работе детально описано, как учёные улучшили Rubisco — ключевой фермент фотосинтеза, который преобразует CO₂ в энергию. Обычно Rubisco неэффективен и ограничивает фотосинтез у основных сельхозкультур. Однако многие микроорганизмы, включая бактерии, развили эффективные системы, называемые «механизмами концентрирования CO₂», для улучшения работы Rubisco.

Вдохновившись природой, команда успешно встроила каталитически более быструю версию Rubisco, взятую у бактерий, в клетки табака, где она осуществляет фотосинтез для поддержания роста растения. Новый метод повышает стабильность фермента и его способность превращать CO₂ в энергию, что позволяет растениям лучше развиваться. Изменения в ферменте также потенциально увеличивают способность растений поглощать CO₂, что может помочь в глобальных усилиях по борьбе с изменением климата.

Профессор Лунинг Лю с кафедры биохимии и системной биологии Ливерпульского университета заявил: «Мы невероятно взволнованы этим прорывом. В целом, наши результаты предоставляют доказательство концепции пути к улучшению развития и продуктивности сельхозкультур, которые смогут выдерживать меняющийся климат и удовлетворять растущие пищевые потребности расширяющегося населения мира».

Данное исследование стало продолжением недавней работы команды по внедрению более быстрой бактериальной версии Rubisco для поддержки роста растений.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.