Ερευνητές που εργάζονται σε αποκρίσεις μοριακού επιπέδου σε καλλιέργειες, έχουν κάνει ένα βήμα πιο κοντά στον στόχο τους να παράγουν σιτάρι ανθεκτικό στη θερμότητα.
Οι έξυπνοι θερμοστάτες, λένε στα κλιματιστικά πότε να ανάβουν όταν ο ήλιος πέφτει το καλοκαίρι και πότε να κλείσουν για εξοικονόμηση ενέργειας. Ομοίως, τα φυτά έχουν την ενεργοποίηση Rubisco, ή Rca για συντομία, που λέει στο ένζυμο παραγωγής ενέργειας του φυτού (Rubisco) να ενεργοποιηθεί όταν ο ήλιος λάμπει και το σηματοδοτεί να σταματήσει όταν το φύλλο στερείται φωτός για να εξοικονομήσει ενέργεια.
Σήμερα, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ αναφέρει στο The Plant Journal ότι η ανταλλαγή μόνο ενός μοριακού δομικού στοιχείου από τα 380 που αποτελούν το Rca στο σιτάρι του επιτρέπει να ενεργοποιεί το Rubisco γρηγορότερα σε θερμότερες θερμοκρασίες, υποδηλώνοντας μια ευκαιρία να βοηθήσει στην προστασία των καλλιεργειών από την αύξηση των θερμοκρασιών.
“Πήραμε ένα σιτάρι Rca (2b) που ήταν ήδη αρκετά γρήγορο στην ενεργοποίηση του Rubisco σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και ανταλλάξαμε μόνο ένα από τα αμινοξέα του με ένα που βρέθηκε σε ένα άλλο σιτάρι Rca (1b) που λειτουργεί αρκετά καλά σε υψηλότερες θερμοκρασίες αλλά δεν ενεργοποιούσε αρκετά καλά το Rubisco – και το αποτέλεσμα είναι μια νέα μορφή Rca (2b) που είναι η καλύτερη και των δύο “, δήλωσε ο ανώτερος λέκτορας στο Κέντρο Περιβάλλοντος του Λάνκαστερ, ο οποίος επιβλέπει το έργο, καλούμενο γνώση της αυξημένης φωτοσυνθετικής απόδοσης (RIPE).
Το RIPE ασχολείται με την μηχανική των φυτών βοηθώντας στη βελτίωση της φωτοσύνθεσης, τη φυσική διαδικασία που χρησιμοποιούν όλα τα φυτά για να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε ενέργεια και απόδοση της παραγωγής.
Εδώ είναι η ανάλυση: το φυσικό σιτάρι Rca 1b έχει αμινοξύ ισολευκίνης, λειτουργεί έως 39 βαθμούς Κελσίου, αλλά δεν είναι καλό στην ενεργοποίηση του Rubisco, ενώ το 2β που υπάρχει στη φύση έχει αμινοξύ μεθειονίνης, λειτουργεί έως περίπου 30 βαθμούς Κελσίου, και είναι καλό στην ενεργοποίηση του Rubisco. Εδώ η ομάδα δημιούργησε μια νέα έκδοση του 2β με ένα αμινοξύ ισολευκίνης που λειτουργεί έως 35 βαθμούς Κελσίου και είναι αρκετά καλό στην ενεργοποίηση του Rubisco.
“Ουσιαστικά, το 1β είναι ένα ένζυμο για τα ‘σκουπίδια’ και το 2β είναι ευαίσθητο σε υψηλότερες θερμοκρασίες”, δήλωσε ο λέκτορας. “Το ωραίο εδώ είναι ότι έχουμε δείξει πώς αυτή η ανταλλαγή αμινοξέων μπορεί να κάνει το Rca ενεργό σε υψηλότερες θερμοκρασίες χωρίς να επηρεάζει πραγματικά την αποτελεσματικότητά του να ενεργοποιεί το Rubisco, το οποίο θα μπορούσε να βοηθήσει τις καλλιέργειες να ξεκινήσουν τη φωτοσύνθεση χωρίς το άγχος της θερμοκρασίας που τους δημιουργείται, για να προκαλέσουν υψηλότερες αποδόσεις.”
Είναι σημαντικό ότι αυτά τα ευρήματα θα υποστηρίξουν τις προσπάθειες του RIPE να χαρακτηρίσει και να βελτιώσει το Rca άλλων καλλιεργειών τροφίμων όπως το μαυρομάτικο φασόλι και η σόγια, το καθένα με πολλές διαφορετικές μορφές Rca.
«Όταν κοιτάζουμε περιοχές καλλιέργειας μαυρομάτικων φασολιών στην Αφρική, η θερμοκρασία αλλάζει από τη Νότια Αφρική με μέσο όρο περίπου 22 βαθμούς Κελσίου έως τη Νιγηρία σε περίπου 30 και οι περιοχές πιο βόρεια φτάνουν στους 38» δήλωσε ο λέκτορας. “Εάν μπορούμε να βοηθήσουμε την Rubisco να ενεργοποιηθεί πιο αποτελεσματικά σε αυτές τις θερμοκρασίες, αυτό είναι πραγματικά σημαντικό και θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κλείσουμε το χάσμα μεταξύ του δυναμικού απόδοσης και της πραγματικότητας για τους αγρότες που εξαρτώνται από αυτές τις καλλιέργειες για τη διατροφή και τα προς το ζην.”