Ферменты, способные повысить урожайность пшеницы

Урожайность пшеницы может быть значительно увеличена благодаря сортам с улучшенной формой распространённого фермента, согласно новому исследованию.

Учёные из Университета Ланкастера, Rothamsted Research и Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) исследовали естественный растительный фермент Rubisco, чтобы изучить его способность усиливать фотосинтез и повышать урожайность.

В новой статье команда измерила фотосинтез у 25 генотипов пшеницы, включая диких родственников пшеницы мягкой (Triticum aestivum), и обнаружила вариативность даже среди близкородственных генотипов.

Каждый тип был изучен для выявления наиболее эффективных ферментов Rubisco. Два самых эффективных — Rubisco из растений Aegilops cylindrica (коленчатый эгилопс) и Hordeum vulgare (ячмень). Оба показали перспективные каталитические свойства, которые стоит изучить для улучшения фотосинтеза и, в конечном итоге, урожайности зерна пшеницы.

Моделирование показывает, что внедрение новых ферментов в пшеницу может увеличить фотосинтез до 20% в некоторых полевых условиях.

Пшеница — ключевой источник пищи, обеспечивающий более 20% потребляемых в мире калорий. С прогнозами роста населения Земли до более чем 9 миллиардов к 2050 году растёт давление для удовлетворения глобального спроса на продовольствие.

Профессор Мартин А. Дж. Парри: «Повышение эффективности фотосинтеза — процесса, с помощью которого сельскохозяйственные культуры превращают углекислый газ в нашу пищу — может казаться амбициозной задачей, но для нас это лучшая возможность добиться того масштаба изменений в урожайности, который необходим для питания растущего населения в условиях меняющегося климата».

Элизабете Кармо-Силва: «И коленчатый эгилопс, и ячмень считаются ценными генетическими ресурсами для повышения устойчивости пшеницы к болезням. Наше исследование предполагает, что их также можно использовать для улучшения производства биомассы».

Экспериментальную работу провели научные сотрудники Аннеке Принс и Даг Орр. Исследование финансировалось совместно CIMMYT и проектом RIPE, поддержанным Фондом Билла и Мелинды Гейтс.

Даг Орр: «Это захватывающая работа, показывающая, что каталитические свойства Rubisco варьируются у близких родственников пшеницы. В рамках проекта RIPE мы изучаем широкий спектр видов со всего мира и стремимся выявить вариации, которые позволят улучшить фотосинтез и производство биомассы у риса, маниоки и сои».