Vzhledem k tomu, že v důsledku globálního oteplování je zemské klima stále suchější a teplejší, prochází zemědělství těžkými dny. Vědcům se podařilo vyvinout účinnou metodiku genetické modifikace potravinářských plodin, která v budoucnu pomůže zemědělcům zvýšit výnosy.
Planeta Země se postupně zahřívá. Populace na jeho území navíc neustále roste. Tváří v tvář globálnímu oteplování čelí zemědělci dvěma velkým výzvám. Za prvé musí plodiny odolat suššímu, teplejšímu podnebí a za druhé lidé potřebují stále více přírodních produktů. Okolnosti jako tyto vyžadují opravdu vážná rozhodnutí.
Vědci tento týden oznámili, že našli způsob, jak zvýšit produktivitu plodin na genetické úrovni a umožnit rostlině využívat sluneční energii mnohem efektivněji. Vědci doufají, že to farmářům pomůže uspokojit potřeby stále rostoucí populace. "Naším cílem je podporovat zemědělství po celém světě," říká Krishla Nyogi, jeden z výzkumníků zapojených do projektu.
Aby vědci zvýšili výnosy, museli nejprve překonat přirozené obranné mechanismy rostlin. Když rostlina přijme více světla, než je nutné pro úspěšnou fotosyntézu, zahájí její buňky proces nefotochemického zhášení fluorescence chlorofylu (NPQ), což jim umožňuje uvolňovat přebytečnou energii ve formě tepla, aby se zabránilo přehřátí. Když slunce opouští oblohu a rostliny jsou opět ve stínu, NPQ se zpomalí, ale vyžaduje to čas, během kterého je fotosyntéza také velmi pomalá. Mechanismus, který rostliny získaly v průběhu evoluce, jim pomáhá účinně se vypořádat s drsným podnebím ve volné přírodě, ale moderní zemědělství se málo podobá divoké džungli nebo savaně. Pro něj je nefotochemické hašení spíše nevýhodou, která snižuje ukazatele výnosuKoneckonců, čím více energie, tím více cukrů a užitečných mikroelementů v plodech rostlin, a tím vyšší je jejich energetická hodnota a chuť. Vědci se proto rozhodli změnit NPQ a umožnit rostlinám absorbovat více fotonů.
Mechanismus přirozené ochrany rostlin před přebytečnou sluneční energií
Když je UV záření příliš intenzivní, rostlinné buňky začnou uvolňovat přebytečnou energii ve formě tepla, čímž zabrání přehřátí. Problém je v tom, že zatímco je obranný systém na místě, fotosyntéza je velmi pomalá.
Výsledkem je, že tým vědců z několika ústavů našel způsob, jak vylepšit geny spojené s NPQ v běžných rostlinách tabáku (latinsky Nicotiana tabacum) tak, aby mnohem rychleji zpomalily proces kalení, když je rostlina ve stínu. Tyto změny vedly ke zvýšení produkce 3 proteinů, které urychlují regeneraci fotosyntézy po kalení. Díky tomu se zvýšila účinnost fotosyntézy o 15%.
Propagační video:
Znamená to, že nyní získáme o 15% více sklizně tabáku? Ne. Podle Nyoggia volba padla na tabák pouze proto, že je snadné ho pěstovat v laboratoři a pěstuje se stejně aktivně jako potravinářské plodiny. Současný experiment je v podstatě jen důkazem, že technika vědců funguje. Protože se tým zabývá geny a bílkovinami, které se nacházejí ve všech rostlinách, lze techniku genetického vylepšení použít i na jiné plodiny. Pokud bude na nich úspěšně otestováno, mohla by se v budoucnu použít nová metoda po celém světě, což výrazně zvýší výnosy a pomůže rostlinám vyrovnat se s teplem a suchem.