Genetika | Rostliny | Zemědělství

Rostliny dostaly „turbo“ a rostou jako zběsilé. Vědci dokázali vylepšit fotosyntézu

  • Vědci vylepšili fotosyntézu a zvýšili tak tvorbu organické hmoty rostlinami o 40 %
  • Stačila k tomu výpůjčka několika málo genů provedená metodami genového inženýrství
  • Prosadí se takto vylepšené rostliny na polích a pomohou nasytit lidstvo?

Pokud se nechceme v nejbližších desetiletích prát s hladomorem a z něj vyvěrajícími společenskými nepokoji, musíme zvýšit produkci potravin. A k tomu se nabízejí dvě cesty. Buď dramaticky rozšířit plochy zemědělské půdy, nebo pěstovat odrůdy s vyššími výnosy na stejně velké nebo dokonce menší ploše.

Klíčem k druhé cestě se zdá objev, o němž referuje tým vedený Donaldem Ortem z Carl R. Woese Institute for Genomic Biology na stránkách předního vědeckého časopisu Science.

Ort a jeho spolupracovníci se soustředili na rezervy, které má ve fotosyntéze rostlinný enzym ribuloso-1,5-bisfosfát-karboxyláza/oxygenáza označovaný zkráceně jako RuBisCO. Enzym sehrává klíčovou roli ve fotosyntéze, když s přispěním sluneční energie napomáhá syntéze cukrů z vody a oxidu uhličitého.

Enzym však neumí dost spolehlivě odlišit molekuly oxidu uhličitého od molekul kyslíku. V jednom z pěti případů sáhne RuBisCO vedle a místo molekuly CO2 použije molekulu O2. Rostlině tím nevzniká pouhá ztráta při syntéze cukrů. Napojení kyslíku na surovinu vede ke vzniku toxických molekul, kterých se pak musí rostlina složitě zbavovat.

Vedle fotosyntézy tak běží v rostlinách současně i jakási „antifotosyntéza“ a celý proces syntézy cukrů ztrácí na efektivitě. Rostlina mrhá energií a surovinami na likvidaci nebezpečných vedlejších produktů svého základního životního pochodu.

Tři cesty k detoxikaci

Vědci už dlouhá desetiletí zkoušejí „antifotosyntézu“ potlačit, ale zatím se jim to nedařilo nebo dosahovali redukce toxických molekul za příliš vysokou cenu. Ort našel elegantní řešení tohoto problému. Spolu se svými kolegy si pohrál s tabákem.

Nikoli proto, aby výsledky svého výzkumu prodal nadnárodním gigantům z tabákového průmyslu, ale protože tabák je jakousi laboratorní myší rostlinných biologů. Poměrně snadno se s ním pracuje a výsledky získané na této rostlině pak lze přenést na jiné zástupce flóry, kteří jsou z hlediska nasycení lidstva podstatně významnější, např. na sóju nebo pšenici.

Ort a spol. odzkoušeli hned tři různé „zkratky“ pro efektivnější likvidaci kyseliny glykolové, která představuje hlavní toxickou zplodinu fotosyntézy vznikající s přispěním enzymu RuBisCO. Vybavili tabák metabolickými pochody, jaké zatím žádná pozemská rostlina neměla. Tak trochu si zahráli „na bohy“.

Při hledání optimálního detoxikačního procesu otestovali na 1700 různých rostlin a ty nejúspěšnější pak vyzkoušeli v reálných podmínkách na záhonech pod otevřeným nebem. Tabáky vytvářely o 40 % více zelené hmoty a to dokazuje, že jednodušší odbourávání toxické kyseliny glykolové jim opravdu usnadnilo život a ušetřilo spoustu živin i energie.

Rostliny pro teplejší budoucnost

Projekt podporovaný kromě jiných sponzorů i nadací Billa a Melindy Gatesových představuje jen první krůček na cestě k lepším a výnosnějším plodinám. Může napomoci i k vyšší odolnosti plodin vůči následkům globálních klimatických změn. Při vyšších teplotách si enzym RuBisCO plete oxid uhličitý s kyslíkem mnohem častěji a produkce toxické kyseliny glykolové v rostlinách stoupá.

Lidstvo si sice staví ambiciózní cíle pro redukci produkce skleníkových plynů, ale zatím se moc nemá k jejich realizaci, protože by to s sebou zcela zákonitě přineslo i snížení spotřeby. Zatím pořád spějeme k „teplejším zítřkům“ a zdá se, že ke slovu přijdou i technologie, které nám dovolí v teplejším světě přežít.

Plodiny s účinnějším odstraňováním kyseliny glykolové by mohly tvořit součást potřebného „arzenálu“. Ort a spol. už pracují na účinnější detoxikaci u sóje, tropické luštěniny vigny, rýže, bramboru, rajčete a lilku.

Pramen: Science

Diskuze (30) Další článek: Na CES míří i kosmetické firmy. L'Oréal zde ukázal náplast na měření pH pokožky

Témata článku: Výzkum, Genetika, Rostliny, Potraviny, Zemědělství, Dlouhé desetiletí, Oxid uhličitý, Melinda Gates, Enzym, Science, Druhá cesta, Vysoká odolnost, Molekula, Tabákový průmysl, Klíčová role, Elegantní řešení, Vysoká cena, Nadnárodní gigant, Otevřené nebe, Ort, Syntéza, Celý proces, Laboratorní myš, Vysoká teplota, Lidstvo


Určitě si přečtěte

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 6

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

** Nejmodernější český železniční tunel je prošpikovaný technologiemi ** Za tři tisíce koupíte počítač, který je překoná ** Seznamte se s Nvidia Jetson Nano

Jakub Čížek | 50

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Dnes proběhla další velká prezentační akce Applu, na které došlo k odhalení nových iPhonů a dalších novinek. Událost jsme sledovali online, a tak se můžete podívat na chronologický zápis těch nejdůležitějších informací.

David Polesný | 136

13 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

13 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

** Mapy.cz neslouží jen k zobrazení podkladů a plánování tras ** Nabízejí celou řadu dalších praktických funkcí a možností ** Vybrali jsme třináct tipů a triků, o kterých možná (ne)víte

Karel Kilián | 31

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

** Chytré hodinky mají relativně malou výdrž ** Sportovní fénixy od Garminu jsou na tom ale lépe ** Poslední verze nabízí dokonce transparentní solární panel

Jakub Čížek | 56