В пшенице обнаружен особый механизм фотосинтеза

Новое открытие в области фотосинтеза, сделанное в Университете Квинсленда, может помочь в выведении более быстрорастущих сортов пшеницы, лучше адаптированных к жаркому и сухому климату.

Исследовательская группа под руководством профессора Роберта Генри из Квинслендского альянса по инновациям в сельском хозяйстве и пищевых продуктах опубликовала статью в Scientific Reports, показывающую, что фотосинтез происходит не только в листьях пшеницы, но и в её семенах.

"Это открытие переворачивает с ног на голову полвека биологии растений", — заявил профессор Генри.

Пшеница занимает большую площадь на Земле, чем любая другая культура, поэтому последствия этого открытия могут быть огромными. Оно может привести к созданию лучших, более быстрорастущих и высокоурожайных сортов пшеницы в географических районах, где её сейчас выращивать невозможно.

Суть открытия

• Классический путь фотосинтеза известен как C3. Растения с альтернативной биохимией фотосинтеза, такие как сахарный тростник, называются C4-растениями. Они эффективнее улавливают углерод и имеют более высокие темпы роста в субтропических и тропических условиях.
• Пшеница традиционно считается C3-растением, как и рис.
• Новое исследование охарактеризовало ранее неизвестный C4-путь фотосинтеза именно в семенах пшеницы.
• Семя пшеницы под оболочкой довольно зелёное, и это последняя часть растения, которая отмирает.

"Мы изучали гены в семенах пшеницы, и все компьютерные системы постоянно указывали на эти C4-гены, что мы считали ошибкой, ведь пшеница — не C4-растение. В конце концов мы обнаружили, что у пшеницы действительно есть все эти C4-гены, расположенные в разных местах, на разных хромосомах. Ранее об этом не было известно", — пояснил профессор Генри.

Значение и перспективы

Фотосинтез — процесс преобразования солнечного света в энергию для роста с выделением кислорода — arguably самый важный биологический процесс на Земле.

• C3-растения менее эффективны в жарком и сухом климате.
• Святой Грааль науки о растениях долгое время заключался в биоинженерии фотосинтетических путей у C3 и C4-растений для получения более крупных, продуктивных культур, лучше адаптированных к изменению климата.
• Население тропических регионов мира вскоре превысит население остального мира, и это открытие может быть важно для выращивания пищи для удовлетворения будущего спроса.

Эволюционная теория

Пшеница культивируется 10 000 лет и всегда была C3-растением. Её фотосинтетический путь эволюционировал 100 миллионов лет назад, когда уровень атмосферного CO₂ был в 10 раз выше, чем сегодня.

"Одна из теорий заключается в том, что по мере снижения уровня углекислого газа семена растения эволюционировали, развив C4-путь, чтобы улавливать больше солнечного света для преобразования в энергию", — предположил профессор Генри.