Австралийские ученые вывели высокоурожайную кукурузу, устойчивую к климатическим изменениям

Международная исследовательская группа обнаружила, что может увеличить урожайность кукурузы, с помощью фермента, отвечающего за улавливание CO2 из атмосферы.

Кукуруза является основным продуктом питания для миллиардов людей во всем мире, причем ежегодно данной культуры выращивается больше, чем риса или пшеницы. В Австралии маис имеет самое широкое географическое распространение среди всех полевых культур, но по урожайности он проигрывает пшенице или рису. Тем не менее, данная культура содержит в себе все ключевые элементы, чтобы стать продовольствием и топливом будущего.

«Мы разработали трансгенную кукурузу, предназначенную для производства большего количества Рубиско (Рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа), основного фермента, участвующего в фотосинтезе, и в результате получили растение с улучшенным фотосинтезом и, следовательно, ростом. Это может потенциально повысить устойчивость к экстремальным условиям. Существует острая необходимость в создании новых высокоурожайных и высокоадаптированных видов сельскохозяйственных культур до того, как на них повлияют ожидаемые условия изменения климата. Новые климатические условия увеличат угрозу глобальной продовольственной безопасности, и единственным способом подготовиться к ним является международное научное сотрудничество», — заявил ведущий исследователь доктор Роберт Шарвуд из Центра передового трансляционного фотосинтеза ARC, возглавляемого Австралийским национальным университетом (ANU).

Каждое растение на планете использует фотосинтез для улавливания углекислого газа из атмосферы, но не все культуры делают это одинаково. Такие растения, как пшеница и рис, используют древний, менее эффективный путь фотосинтеза С3, в то время как кукуруза и сорго используют более эффективный путь С4.

К растениям С4 относятся одни из самых важных в мире пищевых, кормовых и биотопливных культур, на которые приходится 20%-25% земной продуктивности планеты. Они непосредственно приспособлены для роста в жарких и сухих условиях.

Центральным элементом данного процесса является Рубиско — основной фермент фотосинтеза, который отвечает за превращение CO2 в органические соединения. В растениях C4 Рубиско работает намного быстрее. Такие культуры более устойчивы к жаре и засухе благодаря лучшей эффективности использования воды.

«В кукурузе содержится один из наиболее эффективных Рубиско, благодаря чему растения нуждаются в меньшем количестве азота. Главным для нас вопросом было: если мы увеличим содержание Рубиско в кукурузе, что это будет означать для растения? В результате мы обнаружили, что, увеличивая Рубиско внутри клеток кукурузы, повышается ее урожайность», — отметил соавтор исследования из Института Бойса Томпсона, филиала Корнелльского университета Дэвид Стерн.

Данное открытие демонстрирует то, что появилась возможность для улучшения даже более продуктивных видов растений C4.

«В нашем исследовании мы усовершенствовали усвоение CO2 и повысили биомассу культуры на 15%. В настоящее время также стало известно, что мы можем увеличить количество активных Рубиско. Их цифра будет расти и в дальнейшем. Следующий шаг — проведение полевых испытаний, чтобы увидеть, как наша кукуруза будет вести себя в реальных условиях. Испытания мы провели в комнатных условиях и в теплице. А теперь необходимо перейти к следующему этапу», — сообщил доктор Шарвуд.