Светло-зеленые растения экономят азот без потери эффективности фотосинтеза

Верхние листья сельскохозяйственных культур поглощают гораздо больше света, чем могут использовать, лишая света листья в нижней части. Ученые создали растения со светло-зелеными листьями, надеясь, что это позволит большему количеству света проникать в полог посевов и повысит общую эффективность использования света и урожайность.

Однако недавнее модельное исследование показало, что листья с пониженным содержанием хлорофилла на самом деле не улучшают фотосинтез на уровне полога. Вместо этого они позволяют значительно сэкономить азот, который растение потенциально может перенаправить для повышения эффективности использования света и увеличения урожайности.

Ключевые выводы исследования:

• Моделирование с использованием данных почти 70 сортов сои с разным уровнем хлорофилла показало, что растения с на 20% меньшим содержанием хлорофилла теоретически требуют на 9% меньше азота без ущерба для накопления углерода (биомассы) и урожайности.
• Сложная внутренняя структура листьев заставляет свет многократно рассеиваться. При уменьшении содержания хлорофилла больше света теряется на отражение, и он не достигает глубины полога.
• Другие исследования, финансируемые проектом RIPE, показали, что перераспределение сэкономленного азота в растениях риса может повысить фотосинтез полога и эффективность использования азота на 30%.

Перспективы и дальнейшие шаги:

Ученые считают, что стратегия использования светло-зеленых растений требует более тонкого подхода. Сейчас исследуются возможности:

• Сочетания светло-зеленой окраски с изменениями архитектуры листа.
• Создания более тонких листьев для уменьшения отражения и улучшения пропускания света.
• Использования сэкономленного азота для устранения других "узких мест" в процессе фотосинтеза.

Исследование опубликовано в журнале Plant Physiology.