Рубиско-активаза — ключ к улучшению фотосинтеза при колеблющемся освещении

Учёные и селекционеры, стремящиеся повысить производство пищи за счёт улучшения фотосинтеза у сельскохозяйственных культур, сделали бы правильный выбор, если бы сосредоточились на изменении состава и концентрации белка рубиско-активазы. В условиях, когда интенсивность света часто и сильно меняется, именно рубиско-активаза является важным лимитирующим фактором для ускорения процесса фотосинтеза при внезапном увеличении освещённости. К такому выводу пришёл физиолог растений Вагенингенского университета Элиас Кайзер в своей докторской диссертации.

Фотосинтез растений и водорослей — основа жизни на планете. Учёные по всему миру пытаются улучшить этот процесс, чтобы увеличить производство пищи для растущего населения. Ключевой шаг — поиск лимитирующих факторов, устранение которых может привести к созданию более продуктивных культур.

Элиас Кайзер изучал факторы, ограничивающие фотосинтез при колеблющихся условиях освещения. В поле и теплицах свет, падающий на листья, часто меняется из-за движения листьев, облаков и солнца. Растениям требуется время, чтобы адаптировать биохимические процессы к этим изменениям. Кайзер исследовал, можно ли сократить этот период адаптации, чтобы растения использовали солнечный свет эффективнее.

В ходе работы с растениями томата и Arabidopsis thaliana, а также с помощью компьютерного моделирования, было установлено:

«Концентрация и состав рубиско-активазы — потенциально привлекательные факторы для улучшения скорости, с которой растения могут адаптировать свой фотосинтез при колеблющемся свете. Различия в концентрации и форме рубиско-активазы приводят к разной способности быстро адаптироваться к увеличению света. Я ожидаю, что можно получить культуры с более высокой концентрацией рубиско-активазы и изменённым составом или трёхмерной формой. Это делает данный подход перспективным для дальнейшего улучшения фотосинтеза», — заявил Элиас Кайзер.

Таким образом, модификация рубиско-активазы представляется наиболее перспективной мишенью для повышения эффективности фотосинтеза в нестабильных световых условиях.