Ученые Корнеллского университета (США) нашли способ создания высокопродуктивных сельскохозяйственных растений с усовершенствованным процессом фотосинтеза, сообщает PRIMPRESS.
Исследователи сообщают, что в хлоропластах содержится фермент карбоангидраза, который облегчает фотосинтез у растений, которые фиксирует углерод через С3-путь (то есть большинство растений). Она катализирует реакцию взаимопревращения между бикарбонатом (HCO3) и углекислым газом и водой и таким образом обеспечивает равновесие между усваиваемым углекислым газом и бикарбонатом.
Для увеличения продуктивности фотосинтеза необходимо удалить карбоангидразу, и тогда сельскохозяйственные растения начнут усваивать углекислый газ столь же интенсивно, как и сине-зеленые водоросли (или цианобактерии).
Для подавления фермента ученые воспользовались специальной системой редактирования генов. Они заблокировали активность двух генов, кодирующих два вида карбоангидразы β-CA1 и β-CA5, функционирующих внутри хлоропластов.
Выяснилось, что растения растут нормально, если заблокировать один из двух ферментов. Но при нокауте обоих генов листья начинали отмирать. Таким образом, фермент нужен для того, чтобы производить необходимое вещество для формирования листа.
Если же растения с двойной мутацией поместить в условия с высоким содержанием углекислого газа, то нормальный рост возобновлялся, поскольку в этом случае в тканях листьев образуется достаточно бикарбоната и без участия карбоангидразы.
Исследование раскрывает, что сама карбоангидраза не нужна для процесса фотосинтеза, остается создать дополнительные механизмы для транспортировки бикарбонатов в хлоропласты, чтобы повысить эффективность усвоения углерода. Исследователи планируют установить переносчик бикарбоната на хлоропластную мембрану, чтобы импортировать соединение из других частей клетки в хлоропласты.
