Mokslininkai: „genetinis triukas“ leidžia 40 proc. padidinti augalų produktyvumą

Ketvirtadienį žurnale „Science“ paskelbtoje studijoje patvirtinama, kad tyrėjams pasisekė užauginti 40 proc. stambesnius tabako augalus, pasinaudojus genomo modifikacija, įvardyta kaip „genetinis triukas“ arba „trumpiausias kelias“.

Šių tyrimų platesnis tikslas – ne užauginti daugiau tabako, o pritaikyti šį metodą kviečiams arba sojoms, kad būtų galima patenkinti pasaulyje didėjantį maisto produktų poreikį.

Tyrimai buvo atliekami vykdant tarptautinį projektą, finansuojamą Billo ir Melindos Gatesų (Bilo ir Melingos Geitsų) fondo, Didžiosios Britanijos vyriausybės ir kitų donorų.

Ūkininkai augalų produktyvumą tradiciškai stengdavosi didinti trąšomis, pesticidais ir kitomis žemės ūkio priemonėmis, bet jos atrodo jau išsisėmusios ir veikiausiai nebeatneš reikšmingo proveržio.

Tuo metu Ilinojaus universiteto Carlo R. Woese'o (Karlo R. Vouzo) genomo biologijos instituto mokslininkai sako radę būdą, kaip padaryti fotosintezės procesą, leidžiantį augalams pasisavinti anglies dvideginį ir vandenį veikiant saulės šviesos energiją, daug našesnį.

Šiame procese dalyvaujantis fermentas RuBisCO atlieka itin svarbų vaidmenį, iš anglies dvideginio gaminant organines medžiagas ir vykstant vadinamajai anglies fiksacijai.

Tačiau šis fermentas taip pat „fiksuoja“ atmosferos deguonį, todėl pasigamina nuodingų medžiagų, o augalai išeikvoja daug energijos jiems suskaidyti per vadinamąjį fotorespiracijos procesą. Jeigu ši energija nebūtų eikvojama, ji galėtų būti nukreipta augimui.

Kelio sutrumpinimas

Ilinojaus komanda sugalvojo į tabako augalų ląsteles įskiepyti dumblių DNR fragmentų, kad sukurtų biologinį „kelio sutrumpinimą“, turintį paspartinti fotorespiraciją.

Studijos pagrindinis autorius Donaldas Ortas naujienų agentūrai AFP sakė: „Jeigu pasirenkate trumpesnį kelią vairuodami automobilį, nuvažiuojat mažesnį atstumą ir išeikvojat mažiau degalų.“

Jeigu augalas eikvoja mažiau energijos fotorespiracijai, jis „gali panaudoti šią energiją savo augimui ir produktyvumui didinti, užuot naudojęs ją toksiškiems junginiams metabolizuoti“.

Ši studija ypač reikšminga, nes metodas, kurio galimybė pirmąkart buvo iškelta keleriais metais anksčiau, leido užtikrinti reikšmingai didesnį augalų produktyvumą juos kultivuojant lauko, o ne laboratorinėmis sąlygomis.

Fotorespiracijos poveikį mėginta slopinti ir kitokiais metodais, bet tai dažnai neigiamai paveikdavo kitas augalo gyvybines funkcijas.

„Šauniausia, kad jie labai protingai paveikė šį kelią – tokiu būdu, kad nebuvo sukelta pašalinio poveikio“, – AFP sakė šioje studijoje nedalyvavęs Boyce'o Thompsono (Boiso Tompsono) instituto prezidentas Davidas Sternas (Deividas Sternas).

Vis dėlto ši technologija toli gražu dar nėra pritaikyta naudoti pramoniniu mastu. Ta pati tyrėjų grupė nori išsiaiškinti, ar naudojant šį metodą su sojomis, pupelėmis ir bulvėmis pavyks pasiekti panašių rezultatų. Be to, reikia, kad naujasis metodas veiktų įvairaus klimato sąlygomis, ypač Afrikoje ir Pietryčių Azijoje.

Kai kurie abejoja, ar tyrėjams pasiseks.

Kalifornijos universiteto Deivise profesoriu Arnoldas Bloomas (Arnoldas Blumas) atkreipė dėmesį, kad tokių eksperimentų per pastaruosius penkerius ar šešerius metus jau buvo atlikta, bet užsibrėžtų tikslų nepavyko pasiekti.

Jis pats žurnale „Nature“ yra paskelbęs studiją, rodančią, kad fotorespiracija nėra augalams visiškai nereikalingas procesas.

„Ar mes iš naujo išrasime fotosintezę? Nemanau“, – sakė A. Bloomas.

Atsakymą turėtų pateikt tolesni eksperimentai Ilinojaus laukuose.