Международная команда использует передовые инструменты для выращивания сельскохозяйственных культур, которые дают фермерам больше возможностей для устойчивого производства большего количества продуктов питания на меньшем количестве земли. Для этого необходимо тщательно проанализировать тысячи прототипов растений, чтобы выяснить, какие генетические модификации работают лучше всего. Сегодня в специальном выпуске журнала Remote Sensing of Environment ученые показали, что новая технология позволяет быстрее сканировать все поле растений, чтобы зафиксировать улучшения их естественной способности собирать энергию солнца.
«Этот метод позволяет нам измерять усовершенствования, которые мы внесли в механизм фотосинтеза растения, примерно за десять секунд по сравнению с традиционным методом, который занимает 30 минут», - Кэтрин Мичем-Хенсолд, исследователь с докторской степенью в Университете Иллинойс, руководивший этой работой в рамках исследовательского проекта под названием «Повышение эффективности фотосинтеза» (RIPE).«Это большое достижение, потому что оно позволяет нашей команде анализировать огромное количество генетического материала, чтобы эффективно определять признаки, которые могут значительно улучшить урожайность».
RIPE, возглавляемая штатом Иллинойс, разрабатывает сельскохозяйственные культуры, чтобы они были более продуктивными за счет улучшения фотосинтеза, естественного процесса, который все растения используют для преобразования солнечного света в энергию и урожайности. RIPE поддерживается Фондом Билла и Мелинды Гейтс, Американским фондом исследований в области продовольствия и сельского хозяйства (FFAR) и Министерством международного развития правительства Великобритании (DFID).
Традиционный метод оценки фотосинтеза анализирует газообмен через лист; он предоставляет огромное количество информации, но для измерения каждого листа требуется 30 минут. Более быстрый или «высокопроизводительный» метод, называемый спектральным анализом, анализирует свет, который отражается от листьев, чтобы предсказать способность к фотосинтезу всего за 10 секунд.
«Вопрос, на который мы решили ответить, заключается в следующем: можем ли мы применять спектральные методы для прогнозирования фотосинтетической способности, когда мы генетически изменили фотосинтетический механизм», - сказал руководитель исследования RIPE Карл Бернакки, ученый из Университета США. С. Министерство сельского хозяйства, Служба сельскохозяйственных исследований, базирующаяся в Иллинойсском институте геномной биологии им. Карла Р. Вёзе. «До этого исследования мы не знали, изменит ли изменение фотосинтетических путей растения сигнал, который обнаруживается с помощью спектральных измерений».
Хотя они могут доказать, что этот метод можно использовать для скрининга сельскохозяйственных культур, которые были разработаны для улучшения фотосинтеза, исследователи не обнаружили, что именно измеряет спектральный анализ. «Спектральный анализ требует специально построенных моделей для преобразования спектральных данных в измерения фотосинтетической способности, которые необходимо воссоздавать каждый год», - сказал Мичем. «Наша следующая задача - выяснить, что мы измеряем, чтобы мы могли создавать прогностические модели, которые можно было бы использовать год за годом для сравнения результатов с течением времени».
Несмотря на то, что впереди все еще есть препятствия, спектральный анализ - это революционный метод, который можно использовать для оценки различных улучшений фотосинтеза, чтобы выделить изменения, которые, скорее всего, существенно и устойчиво повысят урожайность сельскохозяйственных культур. », - сказала член исполнительного комитета RIPE Кристин Рейнс, профессор молекулярной физиологии растений в Университете Эссекса, чьи модифицированные культуры были проанализированы с помощью этого метода.«Эти инструменты могут помочь нам ускорить наши усилия по выращиванию высокоурожайных культур для фермеров, помогающих накормить мир».