Фотосинтез - один из самых сложных и важных процессов, ответственный за запуск пищевой цепи Земли. Хотя мы смоделировали его более чем 100 основных шагов, ученые все еще выясняют назначение белков, которые можно сконструировать для повышения урожайности, как недавно доказали ученые в журнале Science. Теперь исследователи раскрыли секреты другого белка, CP12, полное понимание которого может открыть дополнительный путь для повышения урожайности в будущем.
Есть три формы белка CP12, которые регулируют ферменты GAPDH и PRK. Думайте о ферментах как о рабочих лошадках, а о СР12 - как о конюхе, держащем поводья. CP12 говорит им, чтобы они приступили к работе, когда светло, и останавливает их, когда темно.
«CP12 является важным компонентом, потому что он помогает растениям реагировать на изменение уровня освещенности, например, когда растение затенено листом или облаком», - сказала первый автор Патриция Лопес, исследователь с докторской степенью по реализации повышения эффективности фотосинтеза (RIPE), который руководил этим исследованием. «CP12 останавливает активность ферментов в течение нескольких секунд, но без CP12 потребуется несколько минут, чтобы замедлить активность, что будет стоить растению драгоценной энергии».
Опубликовано в Журнале экспериментальной ботаники, Лопес и соавторы обнаружили, что не все ферменты CP12 созданы равными. Оказывается, CP12-3 не участвует в этом процессе, тогда как CP12-1 и CP12-2 отвечают и могут прикрывать друг друга. Избавьтесь от всех трех, и растение не сможет эффективно фотосинтезировать, что приведет к значительно меньшему растению с меньшим количеством более мелких семян.
На самом деле, без CP12, который держит поводья, исчезает и PRK. «ФРК является жизненно важной рабочей лошадкой, которая обеспечивает сырье для превращения фермента Rubisco в углеводы - сахара, которые растение использует для роста и получения большего урожая», - сказала ведущий автор Кристин Рейнс, профессор молекулярной физиологии растений в Университете США. Эссекс.
Сельское хозяйство приближается к пределу характеристик урожайности, которые привели к значительному увеличению урожайности за последнее столетие, сказал заместитель директора RIPE Дон Орт, ученый USDA/ARS и профессор биологии растений Роберта Эмерсона в Carl R. Woese. Институт геномной биологии. «Улучшение фотосинтеза обещает стать следующим рубежом резкого повышения урожайности, и впервые существует молекулярное понимание фотосинтеза и мощные технологические инструменты, которые сделают инженерный фотосинтез реалистичной и достижимой целью».