Фермент Рубиско как способ реанимировать кукурузу при похолодании стал основой нового сорта

Почти каждый на Земле знаком с кукурузой. В прямом смысле. Культура важна для прокормления людей, сельхозживотных и производства биотоплива. И по мере того, как мировое население продолжает бум, увеличение количества пищи, выращиваемой на том же количестве земли, становится все более важным. Одним из возможных решений является разработка культур, которые устойчивы к низким температурам. Многие люди не знают, что кукуруза является тропическим растением, что делает его чрезвычайно чувствительным к похолоданию. Эта черта является проблематичной в умеренном климате, где вегетационный период составляет в среднем всего 4 или 5 месяцев - и где происходит более 60% его годового производства культуры. Устойчивый к холоду сорт может расширить широты, в которых может быть выращен урожай, а также позволить нынешним фермерам повысить продуктивность. Группа исследователей во главе с Дэвидом Стерном, президентом Института Бойса Томпсона, сделала шаг к этой цели, разработав новый тип кукурузы, который восстанавливается намного быстрее после похолодания. Стерн также является адъюнкт-профессором биологии растений в Колледже сельского хозяйства и естественных наук Корнелльского университета. Исследование описано в статье, опубликованной в журнале Plant Biotechnology Journal 20 декабря. Работа основана на исследованиях, опубликованных в 2018 году, которые показали, что повышение уровня фермента под названием Рубиско привело к образованию более крупных и быстро созревающих растений. Рубиско необходим растениям для превращения углекислого газа в атмосфере в сахар, а его содержание в листьях кукурузы резко уменьшается в холодную погоду. В последнем исследовании Стерн и его коллеги выращивали растения кукурузы в течение трех недель при 25 ° C, понижали температуру до 14 ° C в течение двух недель, а затем снова увеличивали ее до 25 ° C. «Кукуруза с большим количеством Рубиско показала лучшие результаты, чем обычная кукуруза до, во время и после охлаждения, - говорит Корали Салесс-Смит, первый автор статьи. - По сути, мы смогли уменьшить серьезность стресса от холода и обеспечить более быстрое восстановление». Салесс-Смит была кандидатом в доктора наук Корнелла в лаборатории Стерна во время исследования, а сейчас она работает научным сотрудником в Университете Иллинойса. Действительно, по сравнению с обычной кукурузой, оптимизированная имела более высокие скорости фотосинтеза на протяжении всего эксперимента и быстрее восстанавливалась от стресса охлаждения с меньшим повреждением молекул, которые осуществляют светозависимые реакции фотосинтеза. Конечным результатом стало растение, развивающее зрелые початки быстро после холодного периода. Стив Рейнерс, руководитель команды по овощной программе Cornell Cooperative Extension, говорит, что сахарная кукуруза является основной овощной культурой в штате Нью-Йорке со стоимостью около 40-60 миллионов долларов в год. Он отмечает, что многие нью-йоркские производители кукурузы сажают как можно раньше, как только могут, потому что ранний урожай имеет самые высокие цены сезона. «Кукуруза, которую мы разработали, еще не полностью оптимизирована для устойчивости к охлаждению, поэтому мы планируем модификации следующего поколения, - сказал Стерн. - Например, было бы очень интересно добавить в кукурузу устойчивую к охлаждению версию белка под названием PPDK и посмотреть, будет ли еще лучше». Исследователи полагают, что их подход может также использоваться в других культурах, которые используют путь фотосинтеза С4 для связывания углерода, таких как сахарный тростник и сорго. (Источник: Институт Тома Бойла).