Wissenschaftler haben herausgefunden, wie man Pflanzen an den raschen Klimawandel und steigende Erträge anpassen kann
Sie entwickelten eine Berechnungsmethode, dieermöglichte es Wissenschaftlern, vielversprechende Kandidatenenzyme für eine verbesserte Pflanzenphotosynthese zu identifizieren. Sie können in moderne landwirtschaftliche Nutzpflanzen eingeführt werden und letztendlich die Produktivität steigern.
Die neue Methode basierte auf der Evolutionsgeschichte.Forscher haben den Zustand der Ribulosebisphosphat-Carboxylase (RuBisCO)-Gene vor 20 bis 30 Millionen Jahren vorhergesagt, als der Kohlendioxidgehalt auf der Erde höher war als heute. Dann wurden die RuBisCO-Enzyme in Pflanzen an solch extreme Werte angepasst.
Ribulose-Bisphosphat-Carboxylase ist ein EnzymKatalysieren der Addition von Kohlendioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat in der ersten Stufe des Calvin-Zyklus sowie die Oxidationsreaktion von Ribulose-bisphosphat in der ersten Stufe des Photorespirationsprozesses.
Tatsächlich haben Wissenschaftler ein uraltes Enzym „wiederbelebt“,um es für die Einbeziehung in landwirtschaftliche Nutzpflanzen zu verbessern. Dies wird ihnen helfen, sich an die heißen und trockenen Bedingungen des zukünftigen Klimas anzupassen, da menschliche Aktivitäten die Konzentration des Wärmespeichergases CO₂ in der Erdatmosphäre erhöhen.
Die moderne Version von RuBisCO „zieht“ Kohlenstoff herausUmwandlung von CO₂ in Zucker, allerdings sehr langsam. Darüber hinaus katalysiert es manchmal eine Reaktion mit Luftsauerstoff und erzeugt ein giftiges Nebenprodukt, verschwendet Energie und macht die Photosynthese unwirksam.
Jetzt haben Wissenschaftler die Phylogenie von Rubisco rekonstruiert.unter Verwendung von Solanaceae-Pflanzen. „Durch den Erhalt mehrerer [genetischer] Sequenzen von Rubisco in vorhandenen Pflanzen kann ein phylogenetischer Baum erstellt werden, um aufzuklären, welche RubisCOs wahrscheinlich vor 20–30 Millionen Jahren existierten“, erklären die Autoren der Studie.
Alte RuBisCO-Enzyme vorhergesagtbasierend auf modernen Nachtschattengewächsen, zeigte echte Aussichten auf eine höhere Effizienz. Zukünftig werden Wissenschaftler versuchen, mithilfe der CRISPR-Technologie die Gene des vorhandenen RuBisCO-Enzyms in Tabak (einer Modellpflanze) durch Erbsequenzen zu ersetzen. Anschließend werden sie messen, wie sich dies auf die Biomasseproduktion auswirkt.
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