Растения производят сахар для формирования листьев, роста и производства зерен и фруктов в процессе фотосинтеза, но накопление сахара также может замедлить фотосинтез. Поэтому изучение того, как сахара в растениях контролируют фотосинтез, является важной частью поиска новых способов улучшения растениеводства.
Недавние исследования высокопродуктивных сельскохозяйственных культур с турбонаддувом, таких как кукуруза и сорго, показывают, что секрет их продуктивности может заключаться в их реакции на сахар, которая регулирует фотосинтез внутри их листьев.
Сравнивая рис и просо, мы обнаружили, что культуры, которые используют путь фотосинтеза C4, такие как кукуруза, сорго и просо, регулируют фотосинтез, используя другие механизмы сигнала сахара, чем культуры C3, такие как пшеница и рис. Это может быть одной из причин их большей продуктивности», - говорит ведущий исследователь доктор Клеманс Генри из Центра передового опыта ARC по трансляционному фотосинтезу (CoETP).
Растения могут определять, сколько сахара производится и используется с помощью сложного набора механизмов восприятия сахара. Эти механизмы могут отключить фотосинтез, если накопление сахара слишком велико. Однако, к нашему удивлению, мы обнаружили, что в отличие от ранее было показано на некоторых растениях C3, растения C4 не так чувствительны к высокому уровню сахара, что показывает нам, что механизм обратной связи не так прост, как мы думали ранее», - говорит доктор Генри.
Мы пытаемся понять, как фотосинтез регулируется у растений C4, которые являются одними из самых важных злаков в мировом производстве продуктов питания. Механизмы регуляции были хорошо изучены у растений C3, но до сих пор мы не Я не знаю, что происходит с культурами С4 и как это связано с их способностью производить больше сахара», - говорит д-р Оула Ганнум, главный исследователь CoETP Университета Западного Сиднея.
Один из самых захватывающих результатов этого исследования заключается в том, что если мы поймем, как сигнализация сахара работает в культурах C4, в будущем, когда мы перенесем механизмы фотосинтеза с турбонаддувом на такие культуры, как пшеница и рис, мы обеспечим повышение их урожайности., - говорит доктор Ганнум.
Улучшение фотосинтеза, процесса, с помощью которого растения превращают солнечный свет, воду и CO2 в органические вещества, признано одним из лучших способов увеличить урожайность.
Сложная часть заключается в том, чтобы перевести результаты, полученные на молекулярном уровне, на уровень урожая. Для улучшения фотосинтеза, дающего больший урожай, нам нужно «снять тормоза» с урожая. Это важная часть задача повышения урожайности за счет увеличения фотосинтеза», - говорит директор CoETP профессор Роберт Фурбанк, один из авторов этого исследования.
В ходе исследования, недавно опубликованного в Журнале экспериментальной ботаники, ученые использовали интенсивность света как средство для увеличения производства сахара и выявления генов, ответственных за регуляцию фотосинтеза. Это одно из немногих исследований, посвященных источнику производства сахара, где происходит фотосинтез, а не поглотителям, где сахар используется растением. Это одно из немногих исследований, посвященных источнику (листьям), где происходит производство сахара и фотосинтез, а не поглотителям (зернам, фруктам), где используются сахара.
У нас все еще есть много вопросов без ответов о том, как работают эти датчики сахара. Наши следующие шаги - манипулировать этими датчиками, которые помогут нам собрать важную информацию, необходимую для передачи их на культуры C3 в будущем, - говорит доктор Ганнум.