Вчені підвищили поглинання рослинами CO2 при одночасному зниженні споживання води
Використовуючи новий метод, вчені змусили рослини рости, розвиватися і вбирати вуглекислий газ для фотосинтезу, використовуючи при цьому значно менше води. Цей спосіб може бути використаний для підвищення врожайності, особливо в умовах обмеженості прісної води.
Команда вчених розробила новий, надійний спосіб того, як рослини можуть підвищити поглинання вуглекислого газу (CO2) для фотосинтезу, одночасно споживаючи значно менше води. Дослідники використовували новий синтетичний світлоактивованний іонний канал, створений з білків рослин і водоростей, для прискорення відкриття і закриття продихів - отворів в листі рослин, через які вуглекислий газ надходить для фотосинтезу. Робота була виконана командою вчених з Університету Глазго і опублікована в журналі Science.
Відомо, що рослини втрачають основна кількість води саме через продихи. Попередні спроби скоротити споживання води шляхом маніпулювання цими порами зазвичай приводили до витрат на поглинання CO2. Цю проблему і вдалося вирішити фахівцям з Глазго: їх рослини показали кращий ріст, зберігши при цьому значну кількість вологи. Модифіковані рослини вчених росли звичайним, а в чомусь навіть і істотно кращим чином в умовах освітлення, типових для полів, утримуючи більше CO2 і втрачаючи менше води.
На зрошення сільськогосподарських культур припадає приблизно 70% споживання прісної води на планеті, і за останні три десятиліття ситуація з прісною водою викликає все більше побоювань. Зважаючи на це, вчені намагаються знайти спосіб змусити рослини рости так само, але споживаючи меншу кількість води. До сьогодні більшість досліджень дозволили скоротити споживання води, однак паралельно знижувалося і поглинання CO2, сповільнювалося і зростання самих рослин.
Порівняння звичайної рослини (ліворуч) і рослини, на якій вчені застосували свій спосіб, що називається BLINK (праворуч) / © University of Glasgow
Нове дослідження пропонує зовсім інший підхід, за допомогою якого можна прискорити ріст рослини без шкоди для його ефективності. Фахівці вивчали резуховидки (Arabidopsis) - члена родини капустяних. Використовуючи активований світлом іонний канал, так званий BLINK, вченим вдалося прискорити і краще синхронізувати реакцію устиць рослини при вирощуванні в умовах флуктующого світла (умов, типових для природного середовища: наприклад, коли небо застелена хмарами або рослина затінюється сусідніми рослинами). Модифіковані рослини продемонстрували покращене зростання, зберігаючи при цьому значну кількість води.
За словами дослідників, результати їх роботи демонструють можливість підвищення ефективності використання води рослинами при одночасному підвищенні ефективності фотосинтетичної асиміляції CO2 і зростання рослин. Альтернативний підхід, який використовується в нейробіології і продемонстрований вченими, може бути використаний для підвищення врожайності, особливо в умовах обмеженості водних ресурсів.
«У своєму методі ми використовували генетичний інструмент, який діє в ролі перемикача, що дозволяє Устьіце краще синхронізуватися з умовами освітлення і, отже, підвищувати продуктивність рослин в тих умовах, що часто зустрічаються в сільському господарстві», - підкреслюють дослідники.
Також читайте: