Genetische Optimierung der Photosynthese könnte die Ernteerträge verbessern

Während die Optimierung noch nicht an essbaren Pflanzen getestet wurde, glauben Wissenschaftler, dass dies die Lebensmittel- und Olivenproduktion revolutionieren könnte.

Januar 21, 2019
Von Daniel Dawson

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Wissenschaftler des US-Landwirtschaftsministeriums und der University of Illinois, Urbana, haben ein Gen geschaffen "hack “, um die Effektivität der Photosynthese zu steigern und die Ernteerträge um bis zu 40 Prozent zu steigern.

Wir haben versucht, diese Abkürzung zu entwickeln, um sie energieeffizienter zu machen - und in Feldversuchen führte dies zu einer Steigerung der pflanzlichen Biomasse um 40 Prozent.- Dr. Paul South, Mitglied des US Agricultural Research Service

Die Studie wurde mit Tabakpflanzen durchgeführt, aber die Wissenschaftler sagten, dass ähnliche Techniken in C4-Photosynthesepflanzen verwendet werden könnten. Tabak ist eigentlich eine C3-Pflanze, aber er synthetisiert wie eine C4-Pflanze. Olivenbäume sind C4 Pflanzen.

Siehe auch: Olivenölforschung

Die sogenannte "hack “entfernt Giftstoffe, die als Nebenprodukte des Photosyntheseprozesses entstehen. Die Pflanzen recyceln die Giftstoffe auf natürliche Weise, aber dies erfordert Energie, die ansonsten zur Erzeugung von Früchten verwendet werden könnte.

"Es wurde geschätzt, dass in Pflanzen wie Sojabohnen, Reis sowie Obst und Gemüse [das durch Photosynthese verursachte natürliche Recycling toxischer Nebenprodukte] den Ertrag um bis zu 36 Prozent erheblich beeinträchtigen kann “, so Dr. Paul South, Hauptautor der Studie und Mitglied des US Agricultural Research Service, sagte der BBC.

"Wir haben versucht, diese Abkürzung zu entwickeln, um sie energieeffizienter zu machen - und in Feldversuchen führte dies zu einer Steigerung der pflanzlichen Biomasse um 40 Prozent “, fügte er hinzu.

Rubisco ist das pflanzliche Protein, das für die Abscheidung von Kohlendioxid und die Initiierung des Photosyntheseprozesses verantwortlich ist. Während dieses Vorgangs fängt Rubisco jedoch in etwa 20 Prozent der Fälle Sauerstoff ein. Diese Sauerstoffmoleküle sind dann für die Bildung der toxischen Verbindung verantwortlich.

Pflanzen haben ihre eigenen natürlichen Methoden zur Entgiftung entwickelt, aber der derzeitige Prozess verbraucht viel Energie. Wissenschaftler verglichen den Prozess der Sauerstoffentfernung mit der Fahrt von Maine nach Kalifornien über Kalifornien

In die modifizierten Tabakpflanzen haben Wissenschaftler neue Gene eingefügt, um die derzeitige Methode abzuschalten und durch eine energieeffizientere zu ersetzen.

Der nächste Schritt der Forscher besteht darin, das Experiment mit essbaren Feldfrüchten wie Tomaten und Sojabohnen zu wiederholen, um festzustellen, ob dieser Prozess negative Auswirkungen auf die Sicherheit der hergestellten Lebensmittel hat.

Basierend auf diesen Ergebnissen müssen sie dann die Öffentlichkeit sowie die staatlichen Regulierungsbehörden davon überzeugen, dass ihre Methode eine sichere Problemumgehung darstellt. Infolgedessen könnte die kommerzielle und humanitäre Nutzung dieser Pflanzen ein Ausweg sein.

Dan Flynn, der Geschäftsführer der Olivenzentrum Davis von der University of California erzählte Olive Oil Times dass ihm derzeit keine Forscher bekannt sind, die sich mit Anwendungen dieser Technologie für Oliven befassen, und dass es unwahrscheinlich ist, dass es sich auch um ein Forschungsgebiet im Zentrum handelt.

"Es ist möglich, dass Forscher irgendwo auf der Welt mit genetischer Veränderung und Geneditierung experimentieren “, sagte er. "Die kalifornische Industrie konzentriert sich jedoch auf andere Forschungsschwerpunkte, so dass das Olive Center auf absehbare Zeit keine Arbeit in diesem Bereich erwartet. “

Der Internationale Olivenrat, der häufig eine führende Rolle in der Forschung im Zusammenhang mit Olivenanbau und Olivenölproduktion einnimmt, hatte die Studie zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht kommentiert.





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