Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур биотехнологи позаимствовали у сине-зеленых водорослей природный механизм концентрирования углекислоты. Об этом рассказал R&D Magazine.
Группа ученых под руководством Бена Лонга (Ben Long) из Австралийского национального университета (Australian National University) совершила экспериментальный прорыв, воссоздав в организме растения белковую структуру цианобактерий, что должно существенно повысить эффективность фотосинтеза, процесса преобразования углекислого газа, воды и солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Урожайность сельскохозяйственных культур во многом ограничена именно эффективностью фотосинтеза. По словам Бена Лонга, которые приводит сообщение университета, перенос микрокомпартментов из сине-зеленых водорослей может привести к увеличению роста растения и повышению его урожайности на 60%. Речь идет о переносе генов, кодирующих образование белковых тел под названием карбоксисомы, в которых содержатся ферменты, фиксирующие углерод. У цианобактерий и некоторых других бактерий они обеспечивают концентрирование углекислого газа, что способствует его эффективному преобразованию в богатые энергией углеводы. За процесс фиксации углекислого газа из атмосферы в процессе фотосинтеза отвечает фермент под названием рубиско. Но работает он медленно и не всегда отличает углекислый газ от кислорода, что приводит к потере энергии клетками растений. “В отличие от последних цианобактерии используют то, что называется СО2-концентрирующим механизмом, и обеспечивают доставку больших количеств углекислого газа в карбоксисомы, где инкапсулирован фермент рубиско”, — поясняет Лонг. Этот механизм повышает скорость, с которой СО2 превращается в сахар, минимизируя при этом реакции с участием кислорода. Рубиско в цианобактериях захватывает углекислоту и производит сахар в три раза быстрее, чем рубиско в растениях.
Авторы исследования, которое опубликовано в Nature Communications, отмечают, что для повышения урожайности с помощью механизма, перенятого у цианобактерий, предстоит еще многое сделать, но то, что удалось продемонстрировать в растении табака, — “абсолютно необходимый этап, подтверждающий, что ожидания увидеть в сельскохозяйственных культурах СО2-концентрирующий механизм, обеспечивающий высокий урожай, вполне обоснованы”. В статье Лонга и его коллег представлены данные электронной микроскопии, свидетельствующие о структурных изменениях в зеленых фотосинтезирующих органеллах растительной клетки, хлоропластах, очевидно, вызванные появлением в них карбоксисомных белков цианобактерий.
Нет комментариев