Вся экология | Реклама | Что такое экология? | О нас | Подписка | RSS

Вся экология | Экологические новости



Опубликовано 14/04/2019, в 14 ч. 13 мин., 445 просмотров

Улучшенный фотосинтез не всегда улучшает урожай

Урожайность от улучшенного фотосинтеза может даже упасть, если не учитывать, в каких условиях этот улучшенный фотосинтез будет работать.

Растения, а также водоросли и многие бактерии с помощью фотосинтеза синтезируют сложные органические вещества в буквальном смысле из воздуха, то есть из углекислого газа, используя энергию света. Из органических веществ, полученных в фотосинтезе, растения создают себе стволы, корни, листья, плоды и семена. Если взглянуть на это с сельскохозяйственной точки зрения, то можно предположить, что чем лучше идёт фотосинтез, тем больше получится урожай.

Сейчас у нас  достаточно инструментов, чтобы вмешаться в фотосинтетические реакции и сделать их более эффективными. Здесь есть несколько подходов. Во-первых, как мы только что сказали, энергию для фотосинтеза даёт свет. Как он её даёт? Если в очень общих чертах, то энергия света поглощается пигментами хлорофиллами, при этом из молекул хлорофиллов вылетают электроны и начинают путешествие по сложной электронтранспортной цепи, составленной из нескольких белковых комплексов. Электрон постепенно теряет энергию, которая запасается в удобной для клетки биохимической форме – в виде молекул АТФ. (Кстати, появление кислорода из воды происходит как раз во время электронтранспортной фазы фотосинтеза.)

Один из способов улучшить фотосинтез – это оптимизировать поток электронов в листьях растений. Тут могут быть разные варианты; например, мы как-то писали об экспериментах исследователей из Иллинойсского университета в Урбане–Шампейне, которые перенастроилисистему защиты от избытка солнечной энергии, регулирующей потоки электронов.

После того, как в клетке появилась удобная в обращении энергия, её можно направить на синтез органики из углекислого газа. Ключевую роль тут играет фермент рибулозобисфосфаткарбоксилаза, или РуБисКо, который работает как раз с молекулами углекислого газа. Но он же катализирует другую, конкурирующую, реакцию, связанную с поглощением кислорода и выделением CO2. С помощью генной инженерии можно попытаться так изменить фермент РуБисКо, чтобы он как можно активнее фиксировал углекислый газ и как можно медленнее занимался второй реакцией.

Наконец, сам углекислый газ должен как-то проникнуть к реакционным центрам. Улучшить фотосинтез можно, если помочь CO2 проделать этот путь.

Но тут возникает вопрос, действительно ли улучшение фотосинтеза однозначно ведёт к повышению урожайности? Ведь активность фотосинтетических реакций меняется не только в зависимости от того, много света падает на растение или мало. Большую роль играет вода: если, например, воды мало, растение будет её экономить, закрывая устьица – особые поры в листе, через которые вода испаряется. Но через те же устьица в лист поступает углекислый газ, необходимый для фотосинтеза.

Исследователи из Австралийского национального университета и Университета Квинсленда построили модель, которая позволяет увидеть, как на продуктивности растения будут сказываться разные виды оптимизации фотосинтеза. В качестве модельных растений взяли пшеницу и сорго. Оказалось, что в некоторых случаях улучшенный фотосинтез может приводить даже к потере в продуктивности, пусть и небольшой.

В статье в Nature Plants говорится, что разброс урожайности в процентах был от 1% в минусе до 12% в плюсе – всё зависело от того, как именно улучшали фотосинтез и в каких условиях приходилось жить растению. Иными словами, если мы хотим собирать больший урожай с помощью биотехнологий, то просто повышать эффективность фотосинтетических реакций недостаточно – нужно знать, при каких условиях эти улучшения действительно дадут эффект.

По материалам Phys.org.







Источник




Комментарии

Популярные новости:

Архив новостей:

Экопортал не гарантирует достоверность материалов. Позиция Экопортала не всегда может совпадать с позицией, изложеной в материале. Экопортал не несет ответственности за какие-либо ошибки, также за какие-либо действия, предпринятые на основании этих материалов.

© ECOportal 2002-2019 гг.

Вся экология: Новости, Архив новостей, Пресс-релизы, Экспорт новостей, Каталог организациий, Экологические ссылки, Добавить ссылку, Календарь событий, Добавить событие в календарь, Статьи, Книги, Рефераты, Законы и документы, Составы отходов, Экологический словарь, Доска объявлений, Голосования, Реклама на сайте, Рассылка, RSS, Обучение

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где явно указан автор. При полном или частичном цитировании всех материалов ссылка на Всероссийский Экологический портал обязательна. Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик администратора.

RSS лента
Rambler's Top100
Rambler's Top100