Naukowcy wymyślili, jak przystosować rośliny do szybkiej zmiany klimatu i zwiększenia plonów, tak aby
Opracowali metodę obliczeniową, którapozwoliło naukowcom zidentyfikować obiecujące enzymy, które mogą usprawnić fotosyntezę roślin. Można je wprowadzić do nowoczesnych upraw rolnych i w efekcie zwiększyć produktywność.
Nowa metoda opierała się na historii ewolucji.Naukowcy przewidzieli stan genów karboksylazy rybulozobifosforanowej (RuBisCO) 20–30 milionów lat temu, kiedy poziom dwutlenku węgla na Ziemi był wyższy niż obecnie. Następnie enzymy RuBisCO w roślinach zostały przystosowane do tak ekstremalnych poziomów.
Karboksylaza bisfosforanu rybulozy jest enzymemkatalizowanie addycji dwutlenku węgla do rybulozo-1,5-bisfosforanu w pierwszym etapie cyklu Calvina, a także reakcja utleniania rybulozobisfosforanu w pierwszym etapie procesu fotooddychania.
W rzeczywistości naukowcy „ożywili” starożytny enzym,ulepszyć go w celu włączenia go do upraw rolnych. Pomoże im to przystosować się do gorących i suchych warunków przyszłego klimatu, ponieważ działalność człowieka zwiększa stężenie gazu zatrzymującego ciepło CO₂ w atmosferze ziemskiej.
Nowoczesna wersja RuBisCO „wyciąga” węgielz CO₂ do tworzenia cukrów, ale robi to bardzo powoli. Ponadto czasami katalizuje reakcję z tlenem z powietrza i tworzy toksyczny produkt uboczny, marnuje energię i sprawia, że fotosynteza jest nieefektywna.
Teraz naukowcy zrekonstruowali filogenezę Rubisco,przy użyciu roślin Solanaceae. „Uzyskując wiele sekwencji [genetycznych] Rubisco w istniejących roślinach, można skonstruować drzewo filogenetyczne w celu wyjaśnienia, które RubisCO prawdopodobnie istniały 20–30 milionów lat temu” – wyjaśniają autorzy badania.
Przewidywane starożytne enzymy RuBisCObazujące na nowoczesnych roślinach Solanaceae, pokazało realne perspektywy w zakresie większej efektywności. W przyszłości naukowcy spróbują zastąpić geny istniejącego enzymu RuBisCO w tytoniu (roślinie modelowej) sekwencjami dziedzicznymi z wykorzystaniem technologii CRISPR. Następnie zmierzą, jak wpływa to na produkcję biomasy.
Czytaj więcej:
Białoruski fizyk pracujący nad internetem kwantowym: to pierwszy krok w kierunku teleportacji
Jedna z największych szelfów lodowych zawaliła się z powodu przepływu wody
Czy standardowy model fizyki nie ma już zastosowania? Najważniejsze w nowej pracy naukowców w zderzaczu