Bedre fotosyntese øger udbyttet

Efter at have arbejdet i mere end et årti, har et samarbejdende team ledet af University of Illinois succesfuldt ændret sojabønneplanter for at øge effektiviteten af fotosyntesen, hvilket resulterer i større udbytter uden tab af kvalitet.

Forbedring af adgangen til fødevarer og forbedring af bæredygtigheden af fødevareafgrøder i fattige områder er hovedmålene for denne undersøgelse og RIPE-projektet.

Realizing Increased Photosynthetic Efficiency, eller RIPE, er et internationalt forskningsprojekt, der har til formål at øge den globale fødevareproduktion ved at forbedre fotosyntetisk effektivitet i fødevareafgrøder for småbønder i Afrika syd for Sahara.

- Antallet af mennesker, der er ramt af fødevaremangel fortsætter med at vokse, og fremskrivninger viser tydeligt, at der skal ske en ændring på fødevareforsyningsniveauet for at ændre det, siger Amanda De Souza, RIPE-projektets forsker og hovedforfatter.

- Vores forskning viser en effektiv måde at bidrage til fødevaresikkerhed for de mennesker, der har mest brug for det, samtidig med at man undgår, at mere jord bliver brugt i produktionen. Forbedring af fotosyntesen er en stor mulighed for at få det nødvendige spring i udbyttepotentiale, siger hun.

Fotosyntese, den naturlige proces, som alle planter bruger til at omdanne sollys til energi og udbytte, er en overraskende ineffektiv 100+ trins proces, som RIPE-forskere har arbejdet på at forbedre i mere end et årti.

I dette første af sin slags arbejde, for nylig offentliggjort i Science, forbedrede gruppen VPZ-konstruktionen i sojaplanten for at forbedre fotosyntesen og udførte derefter markforsøg for at se, om udbyttet ville blive forbedret som et resultat.

- På trods af højere udbytte var frøproteinindholdet uændret. Det tyder på, at noget af den ekstra energi opnået fra forbedret fotosyntese sandsynligvis blev omdirigeret til de nitrogenfikserende bakterier i plantens knuder, siger RIPE-direktør Stephen Long, Ikenberry Endowed University Chair of Crop Sciences og Plantebiologi ved Illinois' Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.

Forskerne testede først deres idé i tobaksplanter fordi det er let at ændre generne og mængden af frø, der kan produceres fra en enkelt plante. Disse faktorer gør det muligt for forskere at gå fra genetisk ændring til et feltforsøg inden for måneder. Da konceptet var bevist i tobak, gik de over i den mere komplicerede opgave at sætte genetikken i en fødevareafgrøde, sojabønner.

Yderligere markforsøg af disse transgene sojaplanter udføres i år, med resultater, der forventes i begyndelsen af 2023.

- Det vigtigste ved dette arbejde er at vise, at vi kan ændre fotosyntese og forbedre udbyttet for at øge fødevareproduktionen i de mest dyrkede afgrøder, siger Amanda De Souza.