Уровни атмосферного углекислого газа (CO2) растут, что, по прогнозам экспертов, может привести к увеличению засухи и повышению температуры. Хотя эти погодные изменения негативно повлияют на рост многих растений, повышенная доступность CO2 на самом деле может быть выгодной, поскольку растения используют парниковый газ для производства пищи путем фотосинтеза. Теперь исследователи, сообщающие в журнале сельскохозяйственной и пищевой химии ACS, говорят, что гораздо более высокий уровень CO2 может увеличить урожайность пшеницы, но немного снизить ее питательные качества.
Пшеница - одна из самых важных сельскохозяйственных культур в мире; его мука используется в качестве основного ингредиента в большом количестве продуктов, таких как хлеб, макаронные изделия и выпечка. Ранее ученые показали, что повышенный уровень CO2 может повысить урожайность пшеницы за счет таких показателей качества зерна, как содержание азота и белка. Однако ученым пока неизвестен весь спектр изменений качества зерна, которые могут происходить на разных стадиях развития пшеницы, и лежащие в их основе биохимические механизмы. Икер Аранхуэло и его коллеги хотели изучить влияние повышенного содержания CO2 на урожайность, качество и метаболизм пшеницы во время формирования зерна и при созревании.
Исследователи выращивали пшеницу в теплицах при нормальной (400 частей на миллион; частей на миллион) или повышенной (700 частей на миллион) концентрации CO2. Команда обнаружила, что пшеница, выращенная при повышенных уровнях CO2, показала на 104% более высокий урожай зрелого зерна. Однако содержание азота в зерне в этих условиях было на 0,5% ниже, а также наблюдалось небольшое снижение содержания белка и свободных аминокислот. Исследователи использовали газовую хроматографию-масс-спектрометрию для анализа метаболических изменений в зернах на разных стадиях развития. Помимо других изменений, повышенный уровень CO2 изменял уровни некоторых азотсодержащих аминокислот во время формирования зерна и при созревании. Исследователи говорят, что хотя обнаруженные метаболические изменения оказали незначительное влияние на конечное качество зерна, эти эффекты могут быть усилены другими изменениями в окружающей среде растения, такими как ограниченная доступность азота или условия засухи.