Ученые из Австралийского национального университета (ANU) превратили цианобактерии (сине-зеленые водоросли) в машины по фиксированию углерода для растений. Это поможет значительно повысить урожайность таких важных культур, как пшеница, вигна и маниок
Углекислый газ, воду и солнечный свет растения конвертируют в энергию во время фотосинтеза. Однако не всегда растения делают это эффективно, что негативно сказывается на урожайности.
Включить органеллы (часть бактерии с определенной функцией) цианобактерий в растениях удалось впервые. Для экспериментов использовали табак, но разработанный способ может быть применен и на других растениях. Органеллы цианобактерий в культурных растениях могут привести к росту урожайности на 60 %, надеются ученые Австралийского национального университета.
Для улучшения усвоения углерода растениям передали карбоксисомы цианобактерий. Именно карбоксисомы ответственны за эффективную трансформацию углекислого газа в богатые энергией сахара у цианобактерий. Данная работа заняла у ученых более пяти лет.
Цианобактерии можно считать прародителями современных растений, только вместо хлоропластов — органелл для превращения солнечного света и воды в энергию — у них есть карбоксисомы, которые эффективнее захватывают углерод.
У растений за фиксирование углекислого газа из атмосферы отвечает фермент рибулозо-1,5-бифосфаткарбоксилаза/оксигеназа. Она связывает углекислоту на начальном этапе фотосинтеза, но работает медленно и плохо «различает» углекислый газ и кислород, что приводит к потере энергии.
В отличие от растений, цианобактерия использует механизм концентрации углекислого газа, чтобы доставлять большие объемы газа в карбоксисомы, где инкапсулирована рибулозо-1,5-бифосфаткарбоксилаза/оксигеназа. Это делает работу фермента гораздо более эффективной — скорость превращения углекислого газа в сахар увеличивается, а реакции с кислородом минимизируются. В результате сахара генерируются у цианобактерий в три раза быстрее, чем у растений.
Компьютерные модели показали, что и у растений возможно резкое увеличение урожайности при применении такого способа в фотосинтезе.
