Ученые Корнеллского университета (США) обнаружили способ создать высокопродуктивные растения, которые отличались бы усовершенствованным процессом фотосинтеза. Открытие дает возможность повысить урожайность культур на ограниченных площадях. Это позволит прокормить население Земли, которое увеличится к 2050 году, уверены исследователи.
Как сообщает в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, в хлоропластах содержится фермент карбоангидраза, который облегчает фотосинтез у растений. Считается, что для увеличения продуктивности этого процесса, нужно удалить карбоангидразу, что позволит сельскохозяйственным растениям усваивать углекислый газ также интенсивно, как это делают сине-зеленые водоросли.
Для подавления карбоангидразы специалисты применили систему редактирования генов CRISPR/Cas9, которая позволила заблокировать активность двух генов, работающих внутри хлоропластов. Выяснилось, что если «выключить» только один ген, то растения росли нормально, если отключали оба, то листья отмирали. Однако, когда растения с двойной мутацией помещали в условия с высоким содержанием СО2, то нормальный рост возобновлялся.
Ученые отметили, что, поскольку сама карбоангидраза не нужна для процесса фотосинтеза, то остается только создать дополнительные механизмы, которые смогли бы переносить бикарбонаты в хлоропласты, повышая эффективность усвоения углерода. С другой стороны, карбоангидраза нужна для защиты растений от вирусов, но эту функцию может выполнять неактивный фермент, добавили исследователи.