Вчені придумали, як адаптувати рослини до швидких змін клімату та збільшення врожайності,
Вони розробили обчислювальний метод, якийдозволив вченим визначити перспективні ферменти-кандидати для покращеного фотосинтезу рослин. Їх можна впровадити в сучасні сільськогосподарські культури і, в кінцевому рахунку, підвищити врожайність.
Новий метод спирався на історію еволюції.Дослідники передбачили стан генів рибулозобісфосфаткарбоксилази (RuBisCO) 20-30 млн років тому, коли рівень вуглекислого газу на Землі був вищим, ніж сьогодні. Тоді ферменти RuBisCO в рослинах були адаптовані до таких екстремальних рівнів.
Рибулозобісфосфаткарбоксилаза - фермент,каталізує приєднання вуглекислого газу до рибулозо-1,5-бісфосфату на першій стадії циклу Кальвіна, а також реакцію окислення рибулозобіфосфату на першій стадії процесу фотодихання.
Фактично, вчені «відродили» древній фермент,щоб поліпшити його для включення в сільськогосподарські культури. Це допоможе їм адаптувати до спекотних і посушливих умов майбутнього клімату, оскільки діяльність людини збільшує концентрацію утримуючого тепло газу CO₂ в атмосфері Землі.
Сучасний варіант RuBisCO «витягує» вуглецьз CO₂ для створення цукрів, але робить це дуже повільно. Крім того, іноді він каталізує реакцію з киснем повітря і створює токсичний побічний продукт, витрачає енергію і робить фотосинтез неефективним.
Наразі вчені реконструювали філогенез Rubisco,використовуючи рослини Solanaceae. «Отримавши безліч [генетичних] послідовностей Rubisco в існуючих рослинах, можна побудувати філогенетичне дерево, щоб з'ясувати, які RuBisCO, ймовірно, існували 20-30 млн років тому», - пояснюють автори дослідження.
Давні ферменти RuBisCO, передбаченіна основі сучасних рослин Solanaceae, показали реальні перспективи в плані більшої ефективності. У подальшому вчені спробують замінити гени існуючого ферменту RuBisCO в тютюн (модельній рослині) спадковими послідовностями з використанням технології CRISPR. Потім вони виміряють, як це вплине на виробництво біомаси.
Читати далі:
Білоруський фізик працює над квантовим інтернетом: це перший крок до телепортації
Один із найбільших шельфових льодовиків зруйнувався через потоки води
Стандартна модель фізики вже не є актуальною? Головне про нову роботу вчених на колайдері