Выведение картофеля, устойчивого к изменению климата, для повышения продовольственной безопасности
По мере усиления изменения климата фермеры сталкиваются с беспрецедентными проблемами, особенно в регионах, где повышение температуры и продолжительные периоды сильной жары нарушают урожайность. Новаторское исследование Иллинойсского университета дает надежду: генетически модифицированный картофель, который увеличивает массу клубней на 30% в условиях сильной жары.
Исследование, проведенное под руководством Кэтрин Мичем-Хенсолд в рамках инициативы «Повышение эффективности фотосинтеза» (RIPE), направлено на устранение одного из самых существенных узких мест в продуктивности растений: фотодыхания.
Наука, стоящая за прорывом
Проблема: фотодыхание
Фотодыхание — это процесс в растениях, при котором фермент Рубиско реагирует с кислородом вместо углекислого газа, производя гликолат, токсичный побочный продукт. В нормальных условиях фотодыхание снижает урожайность до 40%. Энергия, необходимая для метаболизма гликолата, отвлекает ресурсы от роста растений, особенно при высоких температурах, когда фотодыхание становится более частым.
Решение: генная инженерия
Команда RIPE модифицировала генетический путь картофеля, внедрив два новых гена — гликолатдегидрогеназу и малатсинтазу. Эти модификации позволяют растению метаболизировать гликолат непосредственно в хлоропластах, значительно сокращая потери энергии и повышая эффективность фотосинтеза.
При воздействии волн тепла, превышающих 35°C в течение нескольких дней во время полевых испытаний 2022 года, генетически модифицированный картофель продемонстрировал замечательную устойчивость. В то время как обычный картофель испытывал трудности, модифицированные растения производили на 30% больше клубневой массы без ущерба для питательных качеств.
Последствия для фермеров и глобальной продовольственной безопасности
- Увеличение производительности:
Улучшенный картофель сохранил высокую урожайность, несмотря на экстремальную жару, что является жизнеспособным решением для регионов, часто испытывающих периоды сильной жары. - Пищевая ценность:
У модифицированного картофеля не наблюдалось снижения пищевой ценности, что гарантирует, что повышение калорийности не происходит за счет ухудшения качества пищи. - Масштабируемость на другие культуры:
Успех этой генетической модификации картофеля открывает двери для аналогичных достижений в отношении других основных культур, таких как маниока, имеющих жизненно важное значение для продовольственной безопасности в странах Африки к югу от Сахары. - Финансирование и будущие испытания:
При поддержке таких организаций, как Фонд Билла и Мелинды Гейтс и Gates Ag One, команда намерена провести полевые испытания в нескольких местах, чтобы подтвердить полученные результаты в различных климатических условиях и на разных почвах.
Картофель, выращенный в Университете Иллинойса, представляет собой значительный шаг вперед в адаптации сельского хозяйства к изменению климата. Улучшая эффективность фотосинтеза, исследование решает двойную задачу повышения урожайности и повышения устойчивости к экстремальной жаре. Поскольку глобальные температуры продолжают расти, такие инновации будут иметь решающее значение для обеспечения продовольственной безопасности миллионов людей. Для фермеров, агрономов и ученых-аграриев эти разработки подчеркивают решающую роль науки в выращивании устойчивого и стойкого сельскохозяйственного будущего.
