Kiek intensyvesnė fotosintezė gerina derlių?

LŽŪKT informacija

2020-02-18

© LŽŪKT nuotr.
Per artimiausius du dešimtmečius pasėlių derlius turi smarkiai padidėti, kad pasaulio gyventojai, kurių vis daugėja, būtų aprūpinti maistu. Žinoma, norėtųsi rinktis geriausias strategijas, didinančias žemės ūkio augalų derlių, rašo portalas sciencedaily.com.

Australijos mokslininkų komanda iš ARC fotosintezės kompetencijos centro (ARC Centre of Excellence for Translational Photosynthesis (CoETP) ir Kvinslando universiteto (UQ) neseniai sukūrė tikslų dinamišką modelį, kuris prognozuoja, kaip intensyvinant fotosintezę kviečių ir sorgų derlius gali būti daug didesnis.

„Sukūrėme patikimą, biologiškai tikslų prognozavimo įrankį, kuris gali kiekybiškai įvertinti derlingumo padidėjimą, susijusį su fotosintezės skatinimu pasėliuose“, – sakė dr. Aleksas Vu (Alex Wu).

Augalai fotosintezės būdu paverčia saulės šviesą, anglies dioksidą ir vandenį maisto medžiagomis, o keli tyrimai parodė, kad šį gyvybiškai svarbų procesą galima koreguoti ir padaryti daug efektyvesnį.

„Iki šiol buvo sunku įvertinti šio intensyvinimo poveikį pasėlių derliui. Ši prognozavimo priemonė padės mums rasti naujų būdų pagerinti maistui skirtų augalų derlingumą visame pasaulyje“, – įsitikinęs dr. Aleksas Vu.

Mokslininkas teigia, kad šis modeliavimo įrankis gali prognozuoti biocheminius procesus pradedant atskiro augalo lapu ir baigiant viso lauko derliumi auginimo sezono metu, integruojant fotosintezę ir pasėlių modelius. „Tai galingas įrankis, skirtas fotosintezės skatinimui įvertinti ir kontroliuoti, taip pat priežastims, trukdančioms ryšiui tarp fotosintezės efektyvumo ir pasėlių našumo, atskleisti“, – sakė mokslininkas.

Centro direktoriaus pavaduotoja profesorė Suzana fon Kemerer (Susanne von Caemmerer) pasakojo, kad vienas iš novatoriškiausių tyrimo aspektų buvo taikyti įvairiapusio modeliavimo metodą, kad būtų galima išnagrinėti lapo porų ir fotosintezės sąveiką, kuri skatina CO2 ir vandens garų apykaitą.

„Žinome, kad teigti, jog fotosintezės skatinimas padidins derlių, yra viena, o viską atlikti praktiškai – kas kita. Viskas priklauso nuo situacijos,“ – sako tyrimo bendraautorė profesorė Kemerer, dirbanti Australijos nacionaliniame universitete (ANU).

„Pavyzdžiui, mes nustatėme, kad aktyvesnė fotosintezė gali sumažinti sorgų derlingumą, jei augalams stinga vandens. Modeliavimas prognozuoja, kad galime sumažinti šį derliaus ribojimą, jei sugebėsime išlaikyti stabilų tiekiamo anglies dioksido kiekį arba vandens garų išskyrimą iš lapo porų.“

Bendraautorius ir centro vyriausiasis tyrėjas profesorius Grejamas Hameris (Graeme Hammer) iš UQ teigė, kad šis tyrimas skatina tarpinstitucinius mokslinius bandymus, reikalingus pasėlių derlingumui didinti: „Jis jungia mokslinius tyrimus visame centre, kurio pagrindinis dėmesys skiriamas pagrindinių maistinių augalų: kviečių, ryžių, sorgų ir kukurūzų derlingumui didinti aktyvinant fotosintezę. Dabar, kai sukūrėme ir išbandėme šį prognozavimo modelį, kitas žingsnis – glaudžiai bendradarbiauti su kolegomis iš CoETP, kad sukurtume modeliavimo scenarijus, leidžiančius siekti kitų bioinžinerijos ir selekcijos tyrimų tikslų“, – sakė profesorius Hameris.

„Šis tyrimas apima visą pasėlių augimo sezoną, į jį įtraukiame visus su ištekliais susijusius faktorius, kurie gali turėti poveikio fotosintezei, pavyzdžiui, vanduo, kuris yra labai svarbus prognozuojant įtaką pasėlių derlingumui būsimoje Australijos pasėlių aplinkoje“, – sakė centro vyriausiasis tyrėjas, profesorius Grejamas Farkuharas (Graham Farquhar) ANU biologijos tyrimų skyriaus.

Grupė ištyrė tris pagrindinius fotosintezės skatinimo tikslus: didinti pagrindinio fotosintezės fermento rubisco aktyvumą; gerinti lapų gebėjimą transportuoti elektronus; gerinti anglies dioksido (CO2) srautą per vidinius lapo sluoksnius.

„Šis tyrimas leidžia įvertinti visų trijų tikslų pasekmes pasėlių derlingumui ir jų įtaką kviečiams bei sorgams drėkinamose arba nedrėkinamose plotuose“, – sakė dr. Vu.

Komanda nustatė, kad pasėlių derliaus kito nuo sumažėjimo vienu procentu iki 12 proc. padidėjimo, priklausomai nuo fotosintezės tikslų derinio, pasėlių ir aplinkos sąlygų, pvz., vandens prieinamumo.

Vertė Saulius Zagorskis, LŽŪKT