Βελτιώνοντας τη φωτοσύνθεση και τις αποδόσεις καλλιεργειών

Προκειμένου να καλυφθούν οι διατροφικές ανάγκες των 9 δισεκατομμυρίων ανθρώπων που υπολογίζεται πως θα φτάσει ο πληθυσμός της Γης ως το 2050, οι αγρότες θα πρέπει να καλλιεργούν 50% περισσότερη τροφή σε περιορισμένη ποσότητα καλλιεργήσιμης γης. Ως εκ τούτου, είναι σε εξέλιξη μια κούρσα με τον χρόνο για καλλιέργειες υψηλότερων αποδόσεων, μέσω βελτίωσης της φωτοσύνθεσης.

Είναι γνωστό πως τα κυανοβακτήρια φωτοσυνθέτουν πιο αποτελεσματικά σε σχέση με τις πιο πολλές καλλιέργειες, οπότε ερευνητές προσπαθούν να φέρουν στοιχεία από αυτά σε καλλιεργούμενα φυτά. Μια νέα μελέτη, ονόματι «Absence of Carbonic Anhydrase in Chloroplasts Affects C3 Plant Development but Not Photosynthesis», που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences, περιγράφει ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση αυτού του στόχου.

Όταν τα φυτά φωτοσυνθέτουν, μετατρέπουν διοξείδιο του άνθρακα, νερό και φως σε οξυγόνο και σακχαρόζη. Κατά τη διαδικασία αυτή, το Rubisco, ένα ένζυμο που συναντάται σε όλα τα φυτά, παίρνει άνθρακα από τον αέρα και τον μετατρέπει σε μια οργανική μορφή που χρησιμοποιεί για τη δημιουργία ιστών.

Ένα εμπόδιο στη βελτίωση της φωτοσύνθεσης στις καλλιέργειες είναι πως το Rubisco αντιδρά τόσο με διοξείδιο του άνθρακα όσο και οξυγόνο στον αέρα. Αυτό παράγει τοξικά υποπροϊόντα, επιβραδύνει τη φωτοσύνθεση και χαμηλώνει τις αποδόσεις. Ωστόσο στα κυανοβακτήρια το Rubisco περιορίζεται στα αποκαλούμενα καρβοξυσώματα (carboxysomes) που χωρίζουν το Rubisco από το οξυγόνο. Αυτά επιτρέπουν επίσης στα κυανοβακτήρια να συγκεντρώνουν διοξείδιο του άνθρακα έτσι ώστε το Rubisco να το χρησιμοποιεί για ταχύτερη διαχείριση άνθρακα, είπε η Μορίν Χάνσον, καθηγήτρια φυτικής μοριακής βιολογίας στο Cornell και senior author της έρευνας. «Τα φυτά καλλιεργειών δεν έχουν καρβοξυσώματα, οπότε η ιδέα είναι να βάλουν τον πλήρη μηχανισμό συγκέντρωσης άνθρακα σε αυτά» σημείωσε σχετικά.

Για να γίνει αυτό οι ερευνητές έπρεπε να αφαιρέσουν την ανθρακική ανυδράση, ένα φυσικό ένζυμο, από τους χλωροπλάστες- και στο πλαίσιο αυτής της μελέτης, το κατάφεραν. Πλέον θεωρούν πως έχουν έναν αποτελεσματικό μηχανισμό για αυτό- και σχεδιάζουν να προχωρήσουν παραπέρα, ανοίγοντας τον δρόμο για ακόμα καλύτερα αποτελέσματα, βελτιώνοντας ακόμα πιο πολύ τη φωτοσύνθεση.



Πηγή