Ude i naturen er det ofte enhver væsen for sig selv planter. Overladt til deres egne enheder skaber de fleste vilde arter af planer kun nok energi til at lægge rødder ned og producere blade og frø. Men mennesker ville have mere.
Folk har nu avlet og justeret planter i årtusinder - hvilket gør dem modstandsdygtige over for bug og hjælper dem med at vokse sødere, større frugter og grøntsager. Nu antyder ny forskning, at vi muligvis kan få planter til at arbejde endnu hårdere, hvilket radikalt forbedrer afgrødeproduktionen i fremtiden, rapporterer Justin Gillis for The New York Times .
Afgrødevidenskabsprofessor Stephen Long og hans team ved University of Illinois, Urbana-Champaign, indsatte generne for tre proteiner involveret i fotosyntesen i tobaksplanter, hvilket fik dem til at vokse 14 til 20 procent mere end de ikke-ændrede planter, ifølge undersøgelsen offentliggjort for nylig i tidsskriftet Science.
Hvordan virker det?
Når planteblader udsættes for sollys, absorberer de noget af lysenergien til at drive fotosyntesen. Men solen producerer mere lys, end bladet kan håndtere. Faktisk rammer så megen energi bladene, at det kan bleges eller sprøde bladet, hvis det ikke bliver behandlet. Så planter har mekanismer, der tænder i stærkt sollys for at sprede den ekstra energi som varme, en proces, der kaldes ikke-fotokemisk quenching (NPQ).
Problemet er, det kan tage en halv time for NPQ at slukke, hvis skyer eller andre skygger midlertidigt sætter de skinnende solstråler i gang. I stedet for at ratchetsere fotosyntesen og ratchet ned NPQ, fortsætter anlægget med at spilde masser af denne energi som varme. I løbet af en dag beregnet Long og hans team, at den langsomme NPQ-proces reducerede afgrødeproduktiviteten med 7, 5 til 30 procent.
For at få planterne til at slukke NPQ hurtigere, overførte teamet gener for tre proteiner fra en plante kendt som thale cress til tobaksplanterne - valgt for deres lette manipulation. De dyrkede de manipulerede afgrøder og fik imponerende resultater. En stamme tobaksudbytte steg 13, 5 procent, 19 procent i en anden og 20 procent i en tredje sort tobak, rapporterer Gillis.
Forskerne mener, at deres metoder vil oversætte til fødevareafgrøder med det endelige mål at forbedre afgrøderne. Meget af deres forskning blev finansieret af den filantropiske Gates Foundation, der finansierer mange projekter med det mål at forbedre fødevareproduktion overalt i verden, rapporterer Gillis. Der er planer om næste test af konceptet i fødevareafgrøder som cowpeas, ris og cassava, som er vigtige i fødevareusikre områder i Afrika.
”De Forenede Nationer forudser, at vi i 2050 bliver nødt til at producere omkring 70 procent mere mad på det land, vi i øjeblikket bruger, ” siger Long i en pressemeddelelse. ”Min holdning er, at det er meget vigtigt at have disse nye teknologier på hylden nu, fordi det kan tage 20 år, før sådanne opfindelser kan nå landmandens marker. Hvis vi ikke gør det nu, har vi ikke denne løsning, når vi har brug for den. ”
Ikke alle er helt overbeviste om tobaksresultaterne, især da tobak er et blad og ikke producerer frø eller korn. ”Hvordan ser det ud i ris eller majs eller hvede eller sukkerroer?” L. Val Giddings, en senior stipendiat ved Information Technology and Innovation Foundation i Washington spørger Gillis. ”Du er nødt til at få det i en håndfuld af de vigtige afgrøder, før du kan vise, at dette er ægte, og det vil have en enorm indflydelse. Vi er ikke der endnu. ”
Men der er tegn på, at teknologien placerer menneskeheden på kanten af en anden grøn revolution, hvor nye typer superladede afgrøder - i stand til at modstå tørke, saltholdighed og dårlig fertilitet - vil bringe ernæring og fødevaresikkerhed til fattige nationer over hele verden.
For nylig har forskere sekventeret genomerne på 3000 sorter af ris, hvilket kan hjælpe dem med at finde generne, der kontrollerer pesticidresistensen og øget udbytte. Forskere har endda udviklet en syntetisk version af fotosyntesen, som kan hjælpe dem med at finde ud af, hvordan man kan gøre processen mere effektiv i fødevareafgrøder og kan også hjælpe med at tage noget kuldioxid ud af atmosfæren.
