Britští vědci vylepšili účinnost fotosyntézy. Svůj výzkum navíc uplatnili i ve skutečných zemědělských podmínkách. Produktivita rostlin s jejich úpravou vzrostla o 27 procent, dalším pozitivním efektem je menší spotřeba vody.
Vědci vylepšili fotosyntézu o čtvrtinu, tentokrát už reálně na polích
Rostliny fungují jako jakési zelené továrny – vyrábí hmotu ze světla a oxidu uhličitého. Některé části tohoto procesu známého jako fotosyntéza ale nejsou úplně optimalizované, ať už z důvodů evolučních, nebo prostě proto, že rostlinám chybí zdroje.
- Fotosyntéza (z řeckého fós, fótos – „světlo“ a synthesis – „shrnutí“, „skládání“) je složitý biochemický proces, při kterém se mění přijatá energie světelného záření na energii chemických vazeb.
- Využívá světelného, například slunečního, záření k tvorbě (syntéze) energeticky bohatých organických sloučenin – cukrů – z jednoduchých anorganických látek – oxidu uhličitého (CO2) a vody.
- Fotosyntéza má zásadní význam pro život na Zemi.
Vědci z univerzity v Essexu dlouhodobě pracují na tom, aby účinnost fotosyntézy vylepšili. Nyní se jim to podařilo již potřetí za sebou, ale tentokrát poprvé v „polních“ podmínkách, tedy v reálném zemědělském procesu. Produktivita rostlin s jejich úpravou vzrostla o 27 procent, navíc docházelo k menší spotřebě vody. Ještě účinnější byly tyto změny u rostlin, které rostly ve sklenících – tam produktivita stoupla dokonce o 52 procent. Výzkumníci o tomto úspěchu informovali ve studii, která vyšla v odborném žurnálu Nature Plants.
„Je to opravdu podobné jako v továrně,“ vysvětluje Patricia Lopez-Calcagnová, která se na výzkumu podílela. „I rostliny jsou jen tak rychlé, jako jejich nejpomalejší část. A my jsme dokázali rozpoznat právě ty kroky, které jsou u nich pomalejší a nyní se snažíme rostlinám pomoci, aby si vytvořily nástroje, které fotosyntézu urychlí.“
Výzkum z Essexu je součástí nadnárodního projektu RIPE, který hledá způsoby, jak pomocí vylepšení fotosynzézy dát lidstvu naději na dostatek potravin, i když lidí bude v budoucnu nadále přibývat. Tyto úpravy by ale také měly vytvořit rostliny, jež jsou odolnější k jevům, které přináší změny klimatu – tedy k suchu, vyšším teplotám (při nichž fotosyntéza za normálních okolností není tak účinná) a dalším.
Finančně projekt, jenž sídlí v USA, podporují americká i britská vláda, ale třeba také Nadace Billa a Melindy Gatesových.
Vědci s upravenými rostlinami
Pokus s tabákem
Aktuální experiment na poli navázal na starší pokusy, které už v rámci projektu RIPE proběhly dříve. Autoři v nich přišli se třemi způsoby, jak přemostit cesty, které rostliny pro proces fotosyntézy využívaji. Testovali tato přemostění na 1700 rostlinách tabáku, aby zjistili, u kterých funguje nejlépe.
To trvalo přes dva roky – během nich se ukázalo, že upravené rostliny rostou rychleji, rostou výš a produkují o 40 procent víc biomasy. Tabák si vybrali proto, že je často používaný. Nyní aplikují výzkum na sóju, rýži, brambory, rajčata, vignu čínskou a lilek.
Políčko, na němž experiment probíhal
Výzkum je důležitý také kvůli klimatickým změnám: „Naším cílem je vytvořit lepší rostliny, které by mohly snášet horko lépe než ty dnešní – zemědělcům tak poskytneme technologii, která jim pomůže nakrmit svět,“ popsala spoluautorka studie Amanda Cavanaghová.
Podle vědců bude trvat nejméně deset let, než se tuto technologii podaří převést do praxe a nasadit ji na pole. RIPE a její sponzoři ale už nyní tvrdí, že zemědělci k ní budou mít přístup zdarma.