O 15 proc. większe plony dzięki usprawnionej fotosyntezie w cieniu

Autor: www.naukawpolsce.pap.pl 18 listopada 2016 14:07

O 15 proc. większe plony dzięki usprawnionej fotosyntezie w cieniu Zmodyfikowane genetycznie przez naukowców rośliny są aż o 15 proc. większe. / fot. shutterstock.com

Badacze - w tym uczona z Polski - rzucili światło na to, jak usprawnić przebieg fotosyntezy, kiedy roślinę zaczyna skrywać cień. Zmodyfikowane genetycznie przez naukowców rośliny są aż o 15 proc. większe. Wyniki ich badań mogą pomóc w walce z głodem na świecie.

W 2050 r. liczba mieszkańców Ziemi wynosić będzie ponad 9 mld. Z szacunków Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) sprzed kilku lat wynika, że aby dla wszystkich starczyło jedzenia, trzeba będzie zwiększyć produkcję żywności aż o 60 proc. (w relacji do zbiorów z lat 2005-2007 r.). Bardzo trudno będzie to osiągnąć po prostu zwiększając obszary rolne. Naukowcy szukają więc sposobów, by z takiej samej powierzchni uzyskiwać większe plony.

Światełkiem nadziei są badania, które trafiły na okładkę najnowszego tygodnika "Science". Pierwszą autorką badań - obok Johannesa Kromdijka - jest dr hab. Katarzyna Głowacka, związana z Instytutem Genetyki Roślin PAN w Poznaniu. Naukowcy swoje badania przeprowadzali na Uniwersytecie w Illinois (USA).

Biolodzy odkryli, jak - za pomocą modyfikacji genetycznej - usprawnić przebieg fotosyntezy. Dzięki temu rośliny mogą szybciej "reagować" na korzystne warunki świetlne i wykorzystywać więcej energii słonecznej. A to z kolei sprawia, że rosną szybciej i są większe aż o 15 proc. w stosunku do roślin kontrolnych.

Na razie badania przeprowadzono na roślinie modelowej - tytoniu, ale badacze nie wątpią, że podobny efekt można będzie obserwować u innych roślin. Na przeprowadzenie takich badań potrzeba jednak czasu.

Ludzie chronią się przed nadmiarem słońca np. zakładając okulary słoneczne. Roślinom też przeszkadza, kiedy światło jest zbyt intensywne - może ono niszczyć ich tkanki. Dlatego w ich liściach obecne są związki chemiczne, dzięki którym nadmiar energii zamieniany jest na ciepło. Tzw. mechanizm NPQ (niefotosyntetyczne gaszenie wzbudzenia) to - w wielkim uproszczeniu - ich odpowiednik naszych okularów słonecznych.

Żeby jednak założyć swoje "ciemne okulary" - czyli uruchomić całą tą chemiczną maszynerię broniącą przed nadmiarem światła - potrzeba roślinie co najmniej kilku minut. Wyhamowanie całego tego procesu też nie jest szybkie - niekiedy zajmuje całą godzinę. A przez ten czas sporo się może zdarzyć.

- Światło w ciągu dnia nie jest stałe - mówi w rozmowie z PAP dr Głowacka. - A to pojawią się chmury, a to zawieje wiatr i zmieni położenie liścia, a to zmieni się kąt padania słońca i liść skryje się w cieniu" - wymienia.

My wiemy, że w cieniu lub w ciemnościach okulary przeciwsłoneczne są tylko przeszkodą. Tak samo roślina - kiedy jest w cieniu, niepotrzebnie przerabia energię słońca na ciepło. To czyste marnotrawstwo! Przecież w tym czasie mogłaby wykorzystywać światło do fotosyntezy. A dzięki temu szybciej rosnąć.

- Okazuje się, że przez ten zbyt powolny mechanizm NPQ roślina traci ze słońca w sumie kilka godzin dziennie - opowiada dr Głowacka.

Wspólnie z zespołem badaczka pokazała, że za pomocą zwiększenia ekspresji genów odpowiedzialnych za proces NPQ można sprawić, że roślina będzie miała "większy refleks" i szybciej będzie reagowała na zmiany oświetlenia.

- Sprawdziliśmy to w osobnych doświadczeniach: na polu - w warunkach niekontrolowanych, oraz w szklarni - w warunkach częściowo kontrolowanych. W obu typach doświadczeń uzyskaliśmy podobny wynik: zmodyfikowane rośliny były o 15 proc. większe. I mówimy tu zarówno o korzeniach, o pędach, jak i o liściach - opisuje badaczka.

WIĘCEJ NA TEMAT

BĄDŹ NA BIEŻĄCO

NEWSLETTER

ZNAJDŹ NAS NA GOOGLE+

POLECAMY CZASOPISMA

WYSZUKIWARKI

KALENDARIUM