C4-фотосинтез накормит миллионы

Сложный процесс фотосинтеза, трансформирующего энергию солнечного света в энергию химических связей, включает в себя преобразование света, углекислого газа, воды и минералов в органические соединения. Однако существует целый ряд высших растений, которым удалось эволюционировать данный процесс, развив последний до так называемого C4-фотосинтеза, или цикла Хэтча-Слэка. Такие растения, одним из примеров которых является всем известная кукуруза, имеют венко-подобные кольца клеток, позволяющие практически полностью исключать кислород из протекающих химических реакций фотосинтеза. В результате процесс фотосинтеза становится гораздо более энергоэффективным, особенно в стрессовых условиях окружающей среды — засухе, высоких температурах, или ограниченности доступного азота, являющегося ключевым ингридиентом для фотосинтеза.

Даниэль Войтас (Daniel Voytas), эксперт по генетике растительной биологии из Центра генной инженерии при Университете Миннесоты, также является главным научным сотрудником в компании Calyxt, занимающей программированием геномов растений. Войтас входит в группу исследователей, работающих над проектом Оксфордского университета по разработке способов удаления кислорода из фотосинтетических хлоропластов, а также геномного программирования С4-реакций. Компоненты, необходимые для протекания данных реакций, изначально присутствуют в клетках растений, нужно лишь заставить их работать. Данный проект финансируется Фондом Билла и Мелинды Гейтс.

В случае успешной реализации данного проекта последствия могут быть весьма впечатляющими. Так, ученые пророчат 50-процентное увеличение урожайности рисовых полей. Либо аграрии могут получать такую же урожайность при значительно меньших объемах вносимых в землю воды и удобрений, что опять же благоприятно скажется как на стойкости выращиваемых культур, так и на общем состоянии экологии в регионе.

Успех данного проекта особенно важен для развивающихся стран Восточной и Юго-Восточной Азии, где рис является основной культурой, способной прокормить многомиллиардное население. Помимо риса, очевидные выгоды получат и производители других сельскохозяйственных культур — пшеницы, картофеля, сои. Кроме того, рост урожайности произойдет и таких экзотических растений, как маниока, которая, тем не менее, является основной культурой в африканских странах.