Naukowcy stworzyli ziemniaki, które są bardziej odporna na globalne ocieplenie. W czasie fal upałów ich uprawa jest bardziej wydajna, niż w przypadku ziemniaków, które nie zostały zmodyfikowane genetycznie.

Nauka dla żywności

Naukowcy z University of Illinois of Urbana-Champaign zmienili genetycznie ziemniaki w taki sposób, aby były bardziej odporne na globalne ocieplenie. Taka adaptacja pomoże zwiększyć bezpieczeństwo żywnościowe roślin, zwłaszcza tych, których przetrwanie w dużym stopniu zależy od dostępności ziemniaków. Jest to bardzo ważne, ponieważ regiony upraw tej rośliny już teraz cierpią z powodu zmian klimatu, a samo ocieplenie wpływa na wielkość plonów.

– Jeśli mamy zaspokoić potrzeby żywnościowe ludzi, żyjących w regionach najbardziej zagrożonych spadkiem plonów z powodu ocieplenia – musimy uzyskiwać takie plony, które mogą się oprzeć częstszym i bardziej intensywnym falom upałów – Katherine Meacham-Hensold z University of Illinois of Urbana-Champaign, kierowniczka projektu badawczego Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE).

Projekt RIPE ma na celu zwiększenie dostępu do żywności na świecie. Aby to osiągnąć, chcą opracować uprawy, które będą w sposób bardziej wydajny zamieniać energię słońca na masę wykorzystywaną jako pokarm.

Zobacz też: Uprawa roślin bez światła? To może być prawda

Genetyka i ziemniaki

Procesem biochemicznym, na którym skupili się autorzy badania, jest fotorespiracja (fotooddychanie), który zachodzi w obecności światła w komórkach roślinnych i objawia się pobieraniem tlenu i wydzielaniem dwutlenku węgla na drodze innej niż oddychanie komórkowe. Fotorespiracja odbywa się, gdy enzym RuBisCo reaguje z cząsteczką tlenu, a nie – z dwutlenkiem węgla. W idealnych warunkach dla fotosyntezy fotorespiracja odbywa się aż w 25 %. przypadków, a jeszcze częściej – w wysokich temperaturach. Rośliny muszą wówczas poświęcać mnóstwo energii na metabolizowanie toksycznych produktów ubocznych tego procesu.

Wcześniej wykazano również, że fotorespiracja nawet o 40 %zmniejsza plony soi, ryżu i warzyw. Naukowcy założyli więc, że w bardziej sprzyjających okolicznościach energia wykorzystywana na ten proces mogłaby posłużyć do wzrostu rośliny, co byłoby bardziej korzystne dla człowieka.

– Fotorespiracja oznacza dla rośliny duży wydatek energetyczny – zaznacza Meacham-Hensold. – Źle wpływa na produkcję żywności, ponieważ energia jest przekierowywana do metabolizowania toksyny. Naszym celem było obejście zwykłej ścieżki fotorespiracyjnej rośliny i ograniczenie marnowanej do tego energii.

Badacze z RIPE wcześniej wykazali, że, włączając do rośliny modelowej dwa nowe geny: dehydrogenazy glikolanowej i syntazy jabłczanowej, można poprawić u niej wydajność fotosyntezy. Zmienione dzięki manipulacji na poziomie genomu białka metabolizują glikolan w chloroplaście (strukturze obecnej w zielonych częściach rośliny, w której przebiega fotosynteza), a nie, tak jak to się dzieje obecnie, przemieszczają ten związek w inne części komórki.

Naukowcy przeprowadzili w terenie eksperymenty na ziemniakach we wczesnej fazie wegetacji. Badanie trwało trzy tygodnie, w trakcie których utrzymywała się fala upałów – przez cztery dni temperatury wynosiły przynajmniej 35 st. C, a niekiedy przekraczały 38 st. C. Po kilku dniach lekkiego spadku temperatury ponownie wzrastały do 38 stopni.

Co ważne, zamiast zmarnieć, zmodyfikowane rośliny wytwarzały o 30 %więcej bulw niż ziemniaki z grupy kontrolnej, przy wykorzystaniu przewagi związanej z lepszą wydajnością fotosyntetyczną i zwiększoną tolerancją na temperatury. Zdaniem Meacham-Hensold, ten wzrost dobrze rokuje w kwestii usprawnienia procesu fotosyntezy i pozwoli uzyskać uprawy odporne na zmiany klimatu. 

– Modyfikacja procesu fotosyntezy, która zapewniła większe plony, nie pogorszyła jakości odżywczej ziemniaków – informuje Don Ort z projektu RIPE. – W bezpieczeństwie żywności chodzi bowiem nie tylko o liczbę kalorii, jakie uzyskamy; trzeba też uwzględnić jakość.

Czytaj też: Czy w przyszłości ubrania będą szyte z ziemniaków?

Źródło: pap.pl

Fot.: Canva (Wounds_and_Cracks/pixabay)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.