Ученые работают над тем, чтобы найти способы устойчивого выращивания пищевых культур

Прочитано: 68 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Прогнозируется, что к 2050 году глобальные запасы продовольствия должны будут увеличиться на 50-80%, чтобы не отставать от растущего населения. Исследователи во всем мире работают над тем, чтобы найти способы устойчивого выращивания пищевых культур для удовлетворения этой потребности, и улучшение фотосинтеза в растениях открывает большие возможности для решения этих проблем.

В недавнем исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Botany, группа исследователей из Иллинойса проверила потенциал повышения продуктивности растений и внутренней эффективности использования воды за счет сверхэкспрессии переносчика неорганического углерода B (ictB) в выращиваемом в поле табаке. Однако их результаты не показали существенной разницы между выращенными в полевых условиях линиями табака, экспрессирующими ictB, и линиями табака дикого типа.

«Наши результаты показали, что сверхэкспрессия ictB может принести пользу культурам, выращенным только в контролируемой среде, например, в теплицах», — сказала Урсула Руис-Вера, бывший научный сотрудник Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, которая руководила этим исследованием в рамках исследовательского проекта под названием Realizing. Повышенная эффективность фотосинтеза (RIPE). «Если преимущества сверхэкспрессии ictB можно увидеть только на растениях, выращенных в контролируемой среде, стоит более глубоко изучить этот метод в этих условиях, что может принести пользу культурам, которые используют такие среды, как теплицы, такие как овощные культуры. Однако этот метод может не самый эффективный способ увеличить производство продуктов питания в полевых условиях». Сейчас Руис-Вера работает старшим научным сотрудником, физиологом растений в компании Bayer Crop Science.

RIPE, возглавляемая штатом Иллинойс, разрабатывает сельскохозяйственные культуры, повышающие их продуктивность за счет улучшения фотосинтеза. RIPE поддерживается Фондом Билла и Мелинды Гейтс, Фондом исследований в области продовольствия и сельского хозяйства и Министерством иностранных дел, по делам Содружества и развития Великобритании.

Растения подпадают под два основных типа фотосинтеза: С3 и С4. Разница между ними заключается в том, что растения C4 используют механизм концентрации углерода (CCM), который увеличивает концентрацию CO 2 вокруг фермента Rubisco. Из-за этого CCM растения C4, как правило, имеют более высокую эффективность использования воды и азота.

Однако большинство основных пищевых культур , потребляемых людьми, используют менее эффективный путь фотосинтеза C3, что побуждает к инициативам по улучшению культур C3. Несколько исследований за последние годы показали, что сверхэкспрессия гена ictB улучшит эффективность фотосинтеза у растений C3.

Большая часть испытаний RIPE по улучшению фотосинтеза была проведена с использованием растений табака, поскольку они являются удобной культурой для проверки концепции. Поскольку табак легко генетически трансформировать из-за его способности производить большое количество семян, что сокращает циклы тестирования, это упрощает передачу успешных генетических признаков, которые будут отражены в пищевых культурах, таких как вигна, маниока и соя.

Команда проверила четыре трансформанта табака ictB на фотосинтетическую эффективность в полевых условиях по сравнению с диким типом на основе предыдущих исследований, которые показали, что трансформанты табака ictB повысили эффективность фотосинтеза и биомассу, не влияя на эффективность использования воды.

«Большинство предыдущих исследований было проведено в контролируемых условиях, и неясно, можно ли эти улучшения продуктивности растений перенести на полевые культуры», — сказала Лиана Асеведо-Сиака, которая во время своей учебы была одним из руководителей этого исследования в Иллинойсе. время в качестве постдокторанта. «В этом эксперименте мы хотели вырастить растения табака ictB в полевых условиях, чтобы оценить, обладают ли эти трансгенные растения более высокой фотосинтетической эффективностью, чем растения дикого типа в полевых условиях».

В целом их результаты показали, что трансформанты не показали лучших результатов, чем дикий тип, в отношении фотосинтеза, биомассы и признаков, связанных с составом листьев, в отличие от предыдущих исследований, которые предполагали обратное. Тем не менее, остается оптимизм в отношении того, что ictB по-прежнему имеет значение для повышения урожайности, поскольку результаты предыдущих исследований показали значительный прирост производства биомассы при сверхэкспрессии ictB.

Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы полностью понять функцию гена и то, в каких условиях окружающей среды он дает наибольшую пользу для продуктивности сельскохозяйственных культур, помогая удовлетворить возросшие глобальные потребности в продуктах питания.

«Хотя предыдущие результаты показали преимущества в теплицах и контролируемых условиях для трансформантов ictB, есть и положительная сторона», — сказал Асеведо-Сиака, который сейчас работает научным сотрудником в Глобальной программе по пшенице в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы ( CIMMYT) в Мексике. «Поскольку мы стремимся к устойчивому увеличению производства продуктов питания, сельское хозяйство в теплицах и вертикальное земледелие могут выиграть от сверхэкспрессии ictB».

Ученые работают над тем, чтобы найти способы устойчивого выращивания пищевых культур



Новости партнеров