Kategóriák Tech

A fotoszintézis hibájának megkerülésével 40 százalékos hozamemelkedést értek el

A növények a fotoszintézis folyamatával alakítják számukra felhasználható energiává a napsugárzást. Azonban a növények jelentős része szenved egy hibától a fotoszintézis rendszerében, ami miatt kénytelenek voltak kifejleszteni az energetikai szempontból drága fotorespiráció folyamatát, ami drámaian lecsökkenti a növények termesztésének hozamát.

Most az Illinois Egyetem az Egyesült Államok Mezőgazdasági Hivatalának kutatóival kiegészülve felfedezte, hogy a fotorespiráció folyamatának mesterséges hatékonyabbá tételével akár 40 százalékkal több hozamot hoznak a termények valódi mezőgazdasági környezetben.

A kutatók elmondása szerint csak az USA közép-nyugati területén 200 millióval több embert lehetne élelemmel ellátni, ami elveszik a fotorespiráció rossz hatásfoka miatt. Amennyiben ennek az elveszett kalóriának csak egy kis részét meg lehetne őrizni, azzal lényegesen fel lehetne javítani a 21. évszázad gyors népesség növekedése miatt megemelkedő élelem szükségleteket kilátását.

A kutatás a nemzetközi RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency) projekt része, aminek a célja, hogy feljavítsák a növények fotoszintézisének hatásfokát.

A fotoszintézis során a Rubisco enzim szén-dioxidból és vízből a napfény energiájával cukrokat hoz létre, melyek ellátják a növény növekedését. Az évmilliók során viszont a Rubisco a saját áldozatává vált, ahogy a sikerei miatt egy oxigénben gazdag légkört hozott létre. Ez azért okoz problémákat mivel az enzim az esetek 20 százalékában oxigén molekulát ragad meg, nem pedig szén-dioxidot, ebből az oxigénből pedig a több folyamat révén a növény számára mérgező anyagok keletkeznek.

Ezeknek a méreganyagoknak az újrahasznosítása miatt alakult ki a fotorespiráció, ami egyfajta ‘ellen-fotoszintézisként’ működik; a növény belső energiájának felhasználásával bontva le a keletkező vegyületeket.

A fotorespiráció hatékonyságát lényegesen lerontja, hogy a folyamat a növényi sejtek három különálló részében zajlik le, melyeket összetett utak kapcsolnak egymáshoz. Most a kutatók egy változtatással képesek voltak lényegesen lerövidíteni a folyamat során a vegyületek által megtett utat, ami így sokkal kevesebb energiát is vesz igénybe.

A csapat a módosított növényeket valódi mezőgazdasági környezetben is megvizsgálta és az eredményeik szerint a módosított növények 40 százalékkal nagyobbra nőttek.

Hogy elkészítsék a jelenlegi helyét átvevő alternatív útvonalat a kutatók három úthálózatot dolgoztak ki. Ahhoz hogy ezeket az utakat optimizálják, különböző géneket módosítottak, hogy azok hatására előnyösebb legyen az új útvonal használata. Mindezt 1700 növényen hajtották végre, melyek közül kiszűrték a legjobban teljesítőket.

A növények terepen is történő vizsgálata már több mint két éve zajlik és több egymástól független csapat dolgozik rajtuk. Az eredmények szerint a módosított növények gyorsabban és nagyobbra nőttek, amíg 40 százalékkal több biomasszát is termeltek – aminek jelentős része az átlagosan 50 százalékkal megnagyobbodott szárban volt található.

A kutatáshoz és a technológia működésének igazolásához a csapat a dohányt használta; ami egy jól tanulmányozott és emiatt könnyen is módosítható modell növény, melynek a mezőgazdasági termeléséhez is adottak a módszerek – szemben több más kutatáshoz használt mintanövénnyel. Mostanra már a kutatók a módosítás más terményekre történő átültetésén dolgoznak – köztük többek között a szójával, a rizzsel, a krumplival, a paradicsommal és a padlizsánnal.

A Rubisco enzim hibás működése során felvett oxigén mértékét ezen felül a hőmérséklet emelkedése is növeli, ami nem túl jó kilátásokat jelent a globális klímaváltozással már most is küzdő mezőgazdaság számára. A kutatók szerint így kiemelt jelentősége van annak, hogy olyan technológiákat dolgozzanak ki, melyek lehetővé teszik a jövő gazdáinak, hogy elég élelmet tudjanak termelni a jövő nemzedék ellátására.

Amíg valószínűleg még több mint egy évtizednek kell eltelni, hogy a technológia valóban megjelenjen a mezőgazdaságban is, addig a RIPE projekt tovább folytatódik és más megoldásokat is megvizsgálnak majd, amiket szintén jogdíjmentesen szeretnék eljuttatni a gazdákhoz.

Forrás: science.sciencemag.org

Megosztás
arsratio

Legutóbbi tartalom

Egy új, széles körű tanulmány szerint is erős kapcsolat van a potens kannabisz és a mentális egészség között

Egy új felmérés szerint a nagy potenciájú kannabisz használata - elsősorban a mindennapos fogyasztás - komoly kockázatot jelenthet különböző pszichés…

2019-03-24 11:08 de.

DNS-ből építettek egyszerű számítógépet

A Kaliforniai és a Maynooth Egyetemek informatikusai a Kalifornia Technológiai Intézet kutatóival közösen létrehoztak egy olyan DNS molekulát, ami képes…

2019-03-24 11:00 de.

A szebb környezet boldogabbá teszi az embereket

Az első, e témában végzett, igazán széles körű felmérés szerint az emberek boldogabbak szebb környezetben. Az eredményekből továbbá az is…

2019-03-23 8:59 du.

A legkisebb medvefajnak is nagyon kifinomult az arcmimikája

A világ legkisebb medvéi képesek tökéletesen leutánozni más medvék arckifejezéseit, ami megkérdőjelezi a főemlősök fölényét a kommunikáció e kifinomult válfajában.…

2019-03-23 8:50 du.

A tengervizet is hidrogénné bontja egy új technológia

A San Franciscói öbölben a Stanford Egyetem kutatóinak sikerült saját fejlesztésű berendezésükkel hidrogén üzemanyaggá alakítani a tengervizet napfény és egy…

2019-03-21 9:24 du.

Fénnyel lebegtettek tárgyakat

A Caltech mérnökei képesek voltak pusztán fény segítségével lebegtetni és meghajtani az általuk fejlesztett, nanoméretű mintázattal rendelkező tárgyakat. A kutatás hatalmas…

2019-03-21 8:34 du.

Ez a weboldal cookie-kat használ.