Naukowcy odkryli, jak o 15 proc. zwiększyć plony

Badacze – w tym uczona z Polski – rzucili światło na to, jak usprawnić przebieg fotosyntezy, kiedy roślinę zaczyna skrywać cień. Zmodyfikowane genetycznie przez naukowców rośliny są aż o 15 proc. większe. Wyniki ich badań mogą pomóc w walce z głodem na świecie.

 

\"rolnictwo,


W 2050 r. liczba mieszkańców Ziemi wynosić będzie ponad 9 mld. Z szacunków Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) sprzed kilku lat wynika, że aby dla wszystkich starczyło jedzenia, trzeba będzie zwiększyć produkcję żywności aż o 60 proc. (w relacji do zbiorów z lat 2005-2007 r.). Bardzo trudno będzie to osiągnąć po prostu zwiększając obszary rolne. Naukowcy szukają więc sposobów, by z takiej samej powierzchni uzyskiwać większe plony.

Światełkiem nadziei są badania, które trafiły na okładkę najnowszego tygodnika „Science”. Pierwszą autorką badań – obok Johannesa Kromdijka – jest dr hab. Katarzyna Głowacka, związana z Instytutem Genetyki Roślin PAN w Poznaniu. Naukowcy swoje badania przeprowadzali na Uniwersytecie w Illinois (USA).

Biolodzy odkryli, jak – za pomocą modyfikacji genetycznej – usprawnić przebieg fotosyntezy. Dzięki temu rośliny mogą szybciej „reagować” na korzystne warunki świetlne i wykorzystywać więcej energii słonecznej. A to z kolei sprawia, że rosną szybciej i są większe aż o 15 proc. w stosunku do roślin kontrolnych.

Na razie badania przeprowadzono na roślinie modelowej – tytoniu, ale badacze nie wątpią, że podobny efekt można będzie obserwować u innych roślin. Na przeprowadzenie takich badań potrzeba jednak czasu.

Ludzie chronią się przed nadmiarem słońca np. zakładając okulary słoneczne. Roślinom też przeszkadza, kiedy światło jest zbyt intensywne – może ono niszczyć ich tkanki. Dlatego w ich liściach obecne są związki chemiczne, dzięki którym nadmiar energii zamieniany jest na ciepło. Tzw. mechanizm NPQ (niefotosyntetyczne gaszenie wzbudzenia) to – w wielkim uproszczeniu – ich odpowiednik naszych okularów słonecznych.

Żeby jednak założyć swoje „ciemne okulary” – czyli uruchomić całą tą chemiczną maszynerię broniącą przed nadmiarem światła – potrzeba roślinie co najmniej kilku minut. Wyhamowanie całego tego procesu też nie jest szybkie – niekiedy zajmuje całą godzinę. A przez ten czas sporo się może zdarzyć.

"Światło w ciągu dnia nie jest stałe – mówi w rozmowie z PAP dr Głowacka. – A to pojawią się chmury, a to zawieje wiatr i zmieni położenie liścia, a to zmieni się kąt padania słońca i liść skryje się w cieniu” – wymienia.

My wiemy, że w cieniu lub w ciemnościach okulary przeciwsłoneczne są tylko przeszkodą. Tak samo roślina – kiedy jest w cieniu, niepotrzebnie przerabia energię słońca na ciepło. To czyste marnotrawstwo! Przecież w tym czasie mogłaby wykorzystywać światło do fotosyntezy. A dzięki temu szybciej rosnąć.

„Okazuje się, że przez ten zbyt powolny mechanizm NPQ roślina traci ze słońca w sumie kilka godzin dziennie” – opowiada dr Głowacka.

Wspólnie z zespołem badaczka pokazała, że za pomocą zwiększenia ekspresji genów odpowiedzialnych za proces NPQ można sprawić, że roślina będzie miała „większy refleks” i szybciej będzie reagowała na zmiany oświetlenia.

„Sprawdziliśmy to w osobnych doświadczeniach: na polu – w warunkach niekontrolowanych, oraz w szklarni – w warunkach częściowo kontrolowanych. W obu typach doświadczeń uzyskaliśmy podobny wynik: zmodyfikowane rośliny były o 15 proc. większe. I mówimy tu zarówno o korzeniach, o pędach, jak i o liściach” – opisuje badaczka.

Dodaje, że na razie nie sprawdzano jeszcze, czy również nasiona i owoce będą zauważalnie większe. Naukowcy chcą to jednak przetestować w kolejnych doświadczeniach, m.in. na ryżu. Potem przyjdzie czas na soję, maniok czy sorgo – rośliny, które mogą stanowić podstawę wyżywienia w krajach rozwijających się, gdzie brakuje pożywienia.

Dr Głowacka zaznacza, że mechanizmy dotyczące fotosyntezy u różnych roślin są do siebie bardzo podobne. Dlatego – według niej – otrzymanie podobnych wyników u innych roślin uprawnych na drodze tej samej modyfikacji to kwestia czasu.

„My w tych badaniach jako pierwsi na świecie pokazaliśmy – mając odpowiednią ilość przekonujących danych doświadczalnych – że poprzez modyfikacje w procesie fotosyntezy można otrzymać większe plony” – podsumowuje badaczka.

Na razie w ramach kontrolowanego eksperymentu do tytoniu wprowadzono geny z innej rośliny – rzodkiewnika pospolitego. Nowa roślina jest więc, formalnie rzecz biorąc, organizmem zmodyfikowanym genetycznie. A z hodowlą GMO związane są liczne obostrzenia. Skoro jednak wiadomo już, jakie genetyczne mechanizmy odpowiadają za sprawniejszą fotosyntezę, to łatwiej wpaść na trop innych dróg hodowli roślin o pożądanych cechach. Może się np. okazać, że wystarczy jedynie wzmocnić ekspresję genów już w danym gatunku obecnych. Tak wyhodowane rośliny nie są już traktowane jako GMO i znacznie łatwiej będzie wprowadzić je na rynek.

Badania są częścią projektu RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency) finansowanego przez Fundację Billa i Melindy Gatesów. Celem badań jest zwiększenie wydajności upraw rolnych i w rezultacie ograniczenie głodu i biedy rodzin rolniczych w Afryce subsaharyjskiej i południowo-wschodniej Azji.

PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala,
fot.:dreamstime

Zostaw komentarz

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Video thumbnail
Informator Agronomiczny: Wszystko o nawożeniu wiosennym
22:34
Video thumbnail
Jak poprawić tolerancję roślin na stres oksydacyjny?
05:03
Video thumbnail
Działania prewencyjne Kasy Rolniczego Ubezpieczenia Społecznego w 2020 roku
05:28
Video thumbnail
Wyzwania na rynku mięsa
01:14:08
Video thumbnail
Owoce, hit eksportowy?
01:26:53
Video thumbnail
Informator Agronomiczny #5
59:34
Video thumbnail
Rolnictwo zrównoważone wpływa na ekonomikę gospodarstw
07:03
Video thumbnail
Nowości w odmianach kukurydzy od Syngenta
05:22
Video thumbnail
Informator Agronomiczny #4
01:00:26
Video thumbnail
Zbiór kukurydzy na kiszonkę 2020
04:11
Video thumbnail
Uroczyste wręczenie "Znaku Bezpieczeństwa KRUS"
04:59
Video thumbnail
Wirtualne Dni Kukurydzy PROCAM
56:30
Video thumbnail
Podsumowanie Konkursu dla dzieci: Dobrze się czuję, gdy o bezpieczeństwie rymuję!
03:14
Video thumbnail
Wirtualne Dni Warzyw PROCAM
01:00:03
Video thumbnail
Informator Agronomiczny #3
01:02:05
Video thumbnail
Rekordowe plony pszenicy ozimej - Rekord Polski 2020
07:29
Video thumbnail
Ślimaki w uprawie rzepaku - wrześniowy PROCAM Alert Extra
01:53
Video thumbnail
Informator Agronomiczny #2
44:53
Video thumbnail
Żniwa już za Wami? Pamiętajcie by dobrze zagospodarować słomę
05:00
Video thumbnail
PROCAM Cup - treningi 2020
02:12
Video thumbnail
Informator Agronomiczny #1
50:56
Video thumbnail
dr Aleksandra Hadzik, prezes KRUS apeluje o zachowanie bezpieczeństwa podczas żniw!
01:22
Video thumbnail
Jak rolnik powinien zabezpieczyć gospodarstwo by spać spokojnie?
03:23
Video thumbnail
Doglebowa czy nalistna? Ochrona herbicydowa rzepaku ozimego
14:54
Video thumbnail
KRUS zainaugurowała Strategię „Wizja Zero” w sektorze rolniczym w Polsce w 2020 r.
08:01
Video thumbnail
Ziemniaki pod najlepszą ochroną w PROCAM Alert
08:56
Video thumbnail
Ruszyła druga edycja konkursu filmowego dla młodzieży "Moja Wizja Zero"
02:04
Video thumbnail
Prof. Andrzej Kowalski przewodniczącym Kapituły Konkursu - Plebiscytu AgroWybór 2020
01:40
Video thumbnail
Zielony ład - szansa czy wyzwanie dla polskiego rolnictwa?
04:24
11,177FaniLubię
4,567ObserwującyObserwuj
3,624ObserwującyObserwuj
5,420SubskrybującySubskrybuj

Nawet 100 tys. euro rocznie dla grup i organizacji producentów

15 kwietnia Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa rozpoczęła przyjmowanie wniosków o wsparcie w ramach działania Tworzenie grup producentów i organizacji producentów finansowanego z PROW...

Obserwuj nas na INSTAGRAMIE