»Shekana« fotosinteza

Fotosinteza je proces, v katerem rastline energijo svetlobe pretvarjajo v kemično energijo. A ta proces ni ravno hudo učinkovit. Eden zelo pomembnih »igralcev« v procesu fotosinteze je encim z imenom RuBisCO (ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase). Njegova naloga je, da iz zraka zajame ogljikov dioksid in ga spremeni v ogljik. Težava je v tem, da ne le, da je pri tem dokaj neučinkovit, okoli 25 odstotkov časa se celo »moti« in namesto molekul CO₂ zajema molekule kisika. S tem ne le, da ne proizvaja ogljika, rastlini celo škodi, saj v tem procesu nastajajo škodljive stranske spojine, ki jih mora rastlina v procesu tako imenovane fotorespiracije »izdihati«, ker škodujejo fotosintezi. In ta »anti-fotosinteza« seveda zahteva energijo, ki bo jo rastlina lahko uporabila za svojo rast in pridelek. In kolikšna je izguba zaradi nerodnega RuBisCa? Pri poljščinah, kot so soja, riž in pšenica, naj bi fotorespiracija zmanjšala donos za med 20 in 50 odstotki, kar je ogromna številka.

Zato so znanstveniki leta 2012 začeli s projektom, v največji meri financiranim s strani sklada Billa in Melinde Gates, imenovanim RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency), katerega namen je bil »shekati« fotosintezo, da bi ta postala bolj učinkovita. In prvi rezultati so že vidni.

In kako so se lotili zadeve? Encimu RuBisCO niso mogli »dopovedati«, da naj se ne moti, so pa zato uspeli povečati učinkovitost fotorespiracije, torej procesa odstranjevanja posledic »zmotnega« delovanja encima. To jim je uspelo tako, da so znotraj celic rastline skrajšali fotorespiratorne poti in s tem omogočili rastlini da se hitreje in z manj energije znebi škodljivih stranskih produktov. Vodja projekta RIPE Stephen Long je rešitev primerjal s Panamskim kanalom, ki je občutno skrajšal trgovske poti in s tem trgovino naredil bolj učinkovito.

In kako se je proces izkazal v praksi? Zaenkrat so ga izvedli le na tobaku, saj je ta rastlina zaradi hitre rasti in dokaj preprostega načina genskega spreminjanja, zelo primerna za tovrstne raziskave. Test v realnih pogojih so izvajali dve leti in izkazalo se je, da so »shekane« rastline rasle hitreje, zrasle višje in ustvarile kar za 40 odstotkov več biomase od svojih »navadnih« sorodnikov.

Naslednji korak je seveda uporaba tehnologije na drugih rastlinah, kot so soja, riž, krompir, paradižnik in podobne in ugotavljanje ali zadeva deluje tudi pori njih in v kakšni meri. Ta faza bo trajala najverjetneje vsaj deset let, ves ta čas in tudi kasneje pa bo potrebno spremljati tudi varnostne vplive tovrstnih posegov kar bo seveda še večji izziv.

Raziskava je bila pred časom objavljena v reviji Science,

Vir: University of Illinois