Растение с генетически модифицированным фотосинтезом

Генетически модифицированное растение табака, созданное с двумя генами из цианобактерий (сине-зелёных водорослей), может повысить урожайность многих продовольственных культур.

Цианобактерии осуществляют фотосинтез — превращение CO₂, воды и света в кислород и сахарозу — значительно быстрее, чем многие сельскохозяйственные культуры.

«Это первый случай, когда растение было создано с помощью генной инженерии для фиксации всего своего углерода с помощью фермента цианобактерий», — заявила соавтор исследования Морин Хэнсон, профессор молекулярной биологии растений в Корнеллском университете.

Исследование опубликовано 17 сентября в журнале Nature.

Согласно компьютерному моделированию, культуры с более быстрой фиксацией углерода, как у цианобактерий, будут производить больше урожая. Это необходимо, поскольку население мира к 2050 году превысит 9 миллиардов.

Исследователям из Корнелла и Rothamsted Research (Великобритания) удалось заменить ген фермента Rubisco в табаке на два гена, кодирующие версию Rubisco из цианобактерий, которая работает быстрее исходного растительного фермента.

Все растения нуждаются в Rubisco для фиксации углерода в процессе фотосинтеза. Однако Rubisco реагирует как с CO₂, так и с кислородом. Реакция с кислородом замедляет фотосинтез и снижает урожайность.

У многих культур Rubisco менее реакционноспособен с кислородом, но это приводит к более медленной фиксации углерода и меньшим урожаям. Rubisco цианобактерий фиксирует углерод быстрее, но более реакционноспособен с кислородом. Поэтому у цианобактерий Rubisco защищён в специальных микрокомпартментах — карбоксисомах, которые вытесняют кислород и концентрируют CO₂.

В предыдущих исследованиях учёные уже вставляли гены цианобактерий в табак для создания карбоксисом в клетках растения. Следующая задача — объединить в хлоропластах табака гены цианобактериального Rubisco с генами для карбоксисом.