تغییرات ژنتیکی برای بهبود فتوسنتز باعث افزایش عملکرد سویا به میزان یک پنجم می شود
سویای اصلاح شده ژنتیکی عملکرد بالاتری دارد زیرا با تغییرات از نور خورشید به سایه دیگر سازگاری بهتری دارد و بالعکس. وقتی یک برگ در آفتاب کامل قرار دارد، انرژی نوری بیشتری نسبت به دستگاه فتوسنتزی آن جذب می کند. این به سلول‌ها آسیب می‌رساند مگر اینکه مکانیزمی به نام کوئنچ برای دفع انرژی اضافی را فعال کنند.
او می گوید که کشاورزی مسئول یک سوم انتشار گازهای گلخانه ای است که یک چهارم آن به دلیل پاکسازی زمین است. افزایش عملکرد نه تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند، بلکه با کاهش جنگل زدایی، به حفظ تنوع زیستی گیاهی و زیستگاه حیات وحش نیز کمک می کند.
لانگ می گوید: برخی از گیاهان وحشی مانند سرخس ها انقراض را خیلی سریعتر روشن یا خاموش می کنند. تیم او نسخه‌های اضافی از سه ژن دخیل در فرآیند انقراض را به سویا اضافه کرد که منجر به سطوح بالاتر پروتئین‌های کدگذاری شده و سرعت انتقال می‌شود و فتوسنتز را کارآمدتر می‌کند.
لانگ می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که می‌توانیم افزایش 50 درصدی داشته باشیم. اگر این امر محقق شود، در سطح انقلاب سبز خواهد بود». انقلاب سبز اشاره دارد بهبود عملکرد اصلی در دهه های 1950 و 1960 از طریق بهبود گونه های گیاهی و سایر فناوری ها به دست آمد.
چندین تیم با افزایش فتوسنتز رشد گیاهانی مانند تنباکو را با موفقیت تحریک کردند، اما به گفته لانگ، این اولین بار است که در یک کارخانه غذایی در آزمایشات مزرعه ای به این امر دست یافته است.
می گوید: «این مطالعه بسیار هیجان انگیز است اما کواک در موسسه Breakthrough، یک مرکز تحقیقاتی جهانی.
لانگ می گوید: «اگرچه ما به محصولات سویا خود کود ندادیم، محتوای پروتئین بدون تغییر باقی ماند. این مهم است، با توجه به اینکه سویا منبع گیاهی اصلی پروتئین در جهان است.
توسط مایکل لو پیج
دانه‌های سویا که از نظر ژنتیکی اصلاح شده‌اند تا در فتوسنتز کارآمدتر شوند، در آزمایش‌های مزرعه‌ای – و بدون افزودن کود – بیش از 20 درصد بیشتر از محصولات اصلاح‌نشده تولید کرده‌اند. کشت این محصولات بهبودیافته به کاهش جنگل زدایی، انتشار گازهای گلخانه ای و از دست دادن تنوع زیستی و همچنین افزایش درآمد کشاورزان در کشورهای کم درآمدی که محصولات برای آنها ایجاد شده اند، کمک می کند.
گیاهان سویا در آزمایش رشد کردند
پروژه Haley Ahlers/RIPE
می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که در بیشتر فرهنگ‌ها کارساز خواهد بود استفان لانگ در دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign. ما روی لوبیا چشم بلبلی کار می کنیم و روی برنج کار می کنیم.
Raines می گوید: «ما همچنین باید عملکرد را به روشی پایدار افزایش دهیم، برای مثال بدون استفاده از نیتروژن اضافی، همانطور که این مطالعه در حال انجام نشان می دهد.
محققان موفق شده اند فتوسنتز را در گیاهان سویا کارآمدتر کنند، یک پیشرفت بزرگ که به این معنی است که جنگل های کمتری باید قطع شود تا راه برای مزارع باز شود.
بیشتر محصولات زراعی دیگر نمی توانند مانند حبوبات مانند سویا و لوبیا چشم بلبلی کود نیتروژنی خود را بسازند و بنابراین ممکن است برای بهره بردن از بهبود فتوسنتز به کودهای اضافی نیاز داشته باشند. اما بنیاد گیتس همچنین در حال سرمایه‌گذاری برای افزودن توانایی تثبیت نیتروژن به سایر محصولات است که مزایای زیست‌محیطی عظیمی نیز دارد.
کواک پیش از این تخمین زده بود که تنها در ایالات متحده، افزایش 15 درصدی در عملکرد محصول سویا، انتشار گازهای گلخانه ای را به میزانی معادل 100 میلیون تن دی اکسید کربن کاهش می دهد.
با این حال، هنگامی که یک برگ سایه دارد، خاموش کردن باید غیرفعال شود تا از اتلاف انرژی قابل استفاده جلوگیری شود. اکثر گیاهان زراعی خاموش و خاموش را به آرامی روشن و خاموش می کنند و در نتیجه انرژی زیادی را از دست می دهند.
کار نتیجه است یک همکاری جهانی که 10 سال پیش ایجاد شد، عمدتاً توسط بنیاد بیل و ملیندا گیتس تأمین می شود که هدف آن افزایش عملکرد با بهبود فتوسنتز و در دسترس قرار دادن این محصولات بهبود یافته در اختیار کشاورزان خرده پا در جنوب صحرای آفریقا است. چندین رویکرد در حال بررسی هستند و ترکیب آنها باید باعث افزایش عملکرد حتی بیشتر شود.
می‌گوید: «تلاش عمده‌ای برای بهبود محصولات مورد نیاز است، زیرا افزایش عملکرد سالانه برای محصولات عمده ما فلات‌آمیز شده است، جمعیت جهان در حال افزایش است و آب و هوای متغیری داریم». کریستین رینز در دانشگاه اسکس در بریتانیا، که تیم آن در حال کار بر روی روش دیگری برای تحریک فتوسنتز است.
لانگ می‌گوید که دلیل آن مشخص نیست، اما می‌تواند به این دلیل باشد که اجداد وحشی بسیاری از محصولات در شرایط نیمه‌خشک با گیاهان کمی در نزدیکی رشد کرده‌اند. اکنون آنها بسیار نزدیک به یکدیگر رشد می کنند و همانطور که خورشید در آسمان حرکت می کند بیشتر برگ ها به طور مداوم توسط برگ های دیگری که بالای آنها حرکت می کنند سایه می اندازند.
