Ученые из Йельского университета в США, исследовав особые метаболические пути для создания нового типа фотосинтеза в обычном сорняке, известном как портулак, открыли перспективные способы выращивать более засухоустойчивые культуры. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Исследователи из Йельского университета выявили механизм того, как Portulaca oleracea, (портулак огородный) объединяет два разных метаболических пути для создания нового типа фотосинтеза, который позволяет этому сорняку выдерживать засуху, оставаясь высокопродуктивным.

«Это очень редкое сочетание признаков, благодаря которому удалось создать своего рода «суперрастение», которое может быть потенциально полезным для задачи выращивания сельскохозяйственных культур», – отметила Эрика Эдвардс, профессор экологии и эволюционной биологии Йельского университета и старший автор исследования.

Разные виды растений, независимо друг от друга, развили множество механизмов для улучшения фотосинтеза – процесса, посредством которого растения используют солнечный свет для синтеза питательных веществ из углекислого газа и воды. Например, кукуруза и сахарный тростник развили тип фотосинтеза, обозначаемый учеными как С4, который позволяет растению оставаться продуктивным при высоких температурах. Растения-суккуленты, такие как кактусы и агавы, обладают другим типом, называемым САМ-фотосинтезом, который помогает им выживать в пустынях и других районах с небольшим количеством воды.

И C4, и CAM выполняют разные функции, но задействуют один и тот же биохимический путь, чтобы действовать как «дополнения» к обычному фотосинтезу. Что делает уникальным портулак – это его обладание обеими этими эволюционными адаптациями, что позволяет ему быть как высокопродуктивным, так и очень устойчивым к засухе.

Большинство ученых ранее считали, что механизмы C4 и CAM действуют в листьях портулака независимо. Но научная группа из Йельского университета под руководством ученых Хосе Морено-Виллена и Хаорана Чжоу провела пространственный анализ экспрессии генов в листьях портулака и обнаружила, что активность C4 и CAM полностью интегрирована. Они действуют в одних и тех же клетках, а продукты САМ-реакций обрабатываются путем С4.

В совокупности такая система обеспечивает необычайно высокий уровень защиты растений во время засухи. Исследователи построили модели метаболических потоков, которые предсказали появление интегрированной системы C4+CAM, что отражает их экспериментальные результаты.

Авторы исследования отмечают, что понимание этого нового метаболического пути может помочь ученым разработать новые способы выращивания многих важных сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, способными противостоять длительной засухе и условиям глобального климатического кризиса.

«С точки зрения разработки цикла C4+CAM для такой культуры, такой как кукуруза, предстоит еще много работы, прежде чем это станет реальностью. Но мы показали, что два пути могут быть эффективно интегрированы, и возможно, что существует гораздо больше видов природных систем C4+CAM, ожидающих своего открытия», – считает Эдвардс.

Вам может понравиться

Объединение ученых из РФ и ОАЭ разрабатывает способ вызова дождя в засуху

Объединение специалистов работают над созданием технологии, которая будет вызывать осадки в период сильной засухи. Данный способ основывается на возможности перемещения облаков по горизонту, находящихся далеко друг от друга. Эксперты пытаются

Искусственный интеллект уменьшит побочные эффекты лекарств

В совместном исследовании Эксетерского и Кентского университетов в Великобритании представлен искусственный интеллект (ИИ) в качестве нового инструмента, призванного помочь врачам определить вероятность побочных эффектов от ряда широко используемых лекарств. Об

Новый метод за секунды превращает рыбные отходы в ценный наноматериал

В Японии группа исследователей из Нагойского технологического института (NITech) открыла простой и быстрый способ превращения массовых рыбных отходов – чешуи – в высококачественные углеродные нанолуковицы (CNO). Об этом сообщает портал