Luonnossa se on usein jokainen olento itselleen - jopa kasveja. Omien laitteidensa vuoksi useimmat villit kasvilajit tuottavat vain tarpeeksi energiaa juurten laskemiseen ja lehtien ja siementen tuottamiseen. Mutta ihmiset halusivat enemmän.
Ihmiset ovat nyt jalostaneet ja säätäneet kasveja vuosituhansien ajan - tehneet niistä virheenkestäviä ja auttaneet heitä kasvamaan makeampia, suurempia hedelmiä ja vihanneksia. Nyt uusi tutkimus viittaa siihen, että saatamme ehkä saada kasvit toimimaan entistä kovemmin, parantaen radikaalisti kasvintuotantoa tulevaisuudessa, Justin Gillis raportoi The New York Timesille .
Kasvustieteellisen tutkimuksen professori Stephen Long ja hänen tiiminsä Illinoisin yliopistossa, Urbana-Champaign, lisäsivät kolmen valkuaissynteesiin osallistuvan proteiinin geenit tupakkakasveihin, minkä vuoksi ne kasvattivat 14 - 20 prosenttia enemmän kuin muuttumattomat kasvit. äskettäin Science- lehdessä julkaistu tutkimus.
Miten tämä toimii?
Kun kasvien lehdet altistetaan auringonvalolle, ne absorboivat osan valoenergiasta fotosynteesin ohjaamiseksi. Mutta aurinko tuottaa enemmän valoa kuin lehti pystyy käsittelemään. Itse asiassa niin paljon energiaa osuu lehtiin, että se voi valkaista tai rapeuttaa lehden, ellei sitä käsitellä. Joten kasveilla on mekanismeja, jotka kytkeytyvät päälle kirkkaassa auringonvalossa hajottaakseen ylimääräisen energian lämmönä, tätä prosessia kutsutaan ei-fotokemialliseksi sammutukseksi (NPQ).
Ongelmana on, että NPQ: n sammuminen voi viedä puoli tuntia, jos pilvet tai muut varjot pistävät väliaikaisesti heijastavia auringonvalonsäteitä. Sen sijaan, että fotosynteesi haittaisi ja polttaisi NPQ: n, kasvi tuhlaa edelleen paljon tätä energiaa lämpöä. Päivän kuluessa Long ja hänen tiiminsä laskivat, että hidas NPQ-prosessi laski sadon tuottavuutta 7, 5–30 prosenttia.
Jotta kasvit sammuttaisivat NPQ: n nopeammin, joukkue siirsi kolmen proteiinin geenit talikressaksi kutsutusta kasvista tupakkakasveihin - valituksi niiden helpon manipuloinnin vuoksi. He kasvattivat manipuloituja satoja ja saivat vaikuttavia tuloksia. Yhden tupakkakannan saanto kasvoi 13, 5 prosenttia, toisessa 19 prosenttia ja kolmannessa tupakkalajissa 20 prosenttia, Gillis raportoi.
Tutkijat uskovat, että heidän menetelmänsä tulkitaan ruokakasveiksi lopullisena tavoitteena parantaa sadon satoa. Suuri osa heidän tutkimuksestaan rahoitettiin hyväntekeväisyystapahtumien yhdyskuntasäätiöltä, joka rahoittaa monia hankkeita, joiden tavoitteena on parantaa elintarvikkeiden tuotantoa ympäri maailmaa, Gillis raportoi. Seuraavaksi on tarkoitus testata konsepti ruokakasveissa, kuten lehmät, riisi ja kassava, jotka ovat tärkeitä Afrikan elintarvikkeiden epävarmuuden alueilla.
"Yhdistyneet Kansakunnat ennustavat, että vuoteen 2050 mennessä meidän on tuotettava noin 70 prosenttia enemmän ruokaa maalla, jota tällä hetkellä käytämme", Long sanoo lehdistötiedotteessa. ”Suhtaudun siihen, että on erittäin tärkeää, että nämä uudet tekniikat ovat nyt hyllyllä, koska voi kulua 20 vuotta, ennen kuin sellaiset keksinnöt pääsevät viljelijän peltoille. Jos emme tee sitä nyt, meillä ei ole tätä ratkaisua tarvittaessa. "
Kaikkia ei ole täysin vakuuttunut tupakan tuloksista, etenkin koska tupakka on lehti ja se ei tuota siemeniä tai jyviä. “Kuinka se näyttää riisistä, maissista, vehnästä tai sokerijuurikkaasta?” Washington Valtion tietotekniikan ja innovaatiosäätiön vanhempi stipendiaatti L. Val Giddings kysyy Gilliseltä. ”Sinun on saatava se kourallinen tärkeisiin satoihin, ennen kuin voit osoittaa, että tämä on totta ja sillä on valtava vaikutus. Emme ole vielä siellä. ”
Mutta on merkkejä siitä, että tekniikka asettaa ihmiskunnan toisen vihreän vallankumouksen reunalle, jossa uudentyyppiset ylikuormitetut viljelykasvit - kykenevät kestämään kuivuutta, suolaisuutta ja heikkoa hedelmällisyyttä - tuovat ravitsemusta ja ruokaturvaa köyhtyneisiin kansoihin ympäri maailmaa.
Äskettäin tutkijat sekvensoivat 3000 riisilajikkeen genomeja, mikä voi auttaa heitä löytämään geenit, jotka kontrolloivat torjunta-aineiden vastustuskykyä ja lisääntynyttä satoa. Tutkijat ovat jopa kehittäneet synteettisen version fotosynteesistä, joka voi auttaa heitä selvittämään tapoja prosessin tehostamiseksi ruokakasveissa ja voi myös auttaa poistamaan hiilidioksidia ilmakehästä.
