Модель связала активность ферментов и урожайность впервые
Исследователи из Университета Иллинойса создали модель, которая связывает активность ферментов, участвующих в фотосинтезе, с урожайностью. Впервые модель напрямую связала динамические фотосинтетические пути с ростом сельскохозяйственных культур.
Работа ведётся в рамках международного проекта RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency), цель которого — повысить продуктивность растений за счёт улучшения фотосинтеза.
В исследовании, опубликованном в in silico Plants, учёные показывают, как их модель улучшит точность симуляции роста растений. Раньше для моделирования полевых экспериментов приходилось рассматривать фотосинтез и активность ферментов в стационарном состоянии, что нереалистично для меняющихся полевых условий.
Ключевые особенности модели:
- Она представляет фотосинтез как динамическую серию ферментативных реакций, а не упрощённый набор процессов в равновесии.
- Модель позволяет изучать чувствительность ферментов в различных условиях среды.
- Она помогает определить, какие ферменты лимитируют фотосинтез в разных средах, и как это влияет на урожай в долгосрочной перспективе.
- Модель способна исследовать нестационарные фотосинтетические ответы, например, на изменение освещённости из-за облаков или движения листьев.
- Она масштабируется с уровня метаболитов до уровня поля, что стало важным шагом вперёд по сравнению с предыдущими динамическими моделями.
«Наша связанная модель открывает перспективы для углубления понимания ферментативной динамики и физиологии растений. В будущем она поможет улучшить стратегии управления посевами, способствовать устойчивому сельскому хозяйству и укрепить продовольственную безопасность», — отметил ведущий автор Юфэн Хэ.
Модель доступна в открытом доступе на GitHub и, как надеются авторы, поможет исследователям точнее предсказывать, как конкретные ферменты влияют на рост и урожайность культур в различных условиях.