Луч надежды на более обильный урожай пшеницы: такие культуры, как пшеница, могут быть на 21 процент более эффективными в превращении солнечной энергии в пищу.

Пищевая цепочка зависит от растений, использующих солнечный свет для превращения углекислого газа из воздуха в пищу. Этот процесс, известный как фотосинтез, необходим для роста растений, в том числе таких культур, как пшеница.Однако, когда лист возвращается к полному солнечному свету после периода в тени, фотосинтезу требуется некоторое время, чтобы восстановить пиковую эффективность, а это означает, что ценная энергия солнца тратится впустую.Это явно снижает урожайность сельскохозяйственных культур, но до сих пор масштаб проблемы экспериментально не определялся.

Используя инфракрасные газоанализаторы, подключенные к миниатюрной камере с контролируемой средой, доктор Сэмюэл Тейлор и профессор Стив Лонг из Ланкастерского экологического центра (LEC) смоделировали внезапное увеличение солнечного света после тени и измерили время, необходимое растению, чтобы восстановить его. максимальная эффективность фотосинтеза и максимальное использование дополнительной энергии света.Они обнаружили, что для достижения максимальной эффективности фотосинтеза требуется около 15 минут.

Затем, основываясь на колебаниях освещенности, которые могут возникнуть в урожае пшеницы, они рассчитали, насколько меньше углекислого газа культура поглощает в течение дня из-за этой медленной корректировки. Удивительный результат составил 21%.Ученый-растениевод профессор Лонг из Ланкастерского университета и Университета Иллинойса сказал: «Это очень значительная потеря. Следующим шагом будет поиск сортов пшеницы, которые быстро реагируют на это увеличение доступности солнечного света.

Мы могли бы потенциально использовать эту черту и размножать это в наши современные сорта пшеницы, чтобы увеличить наши урожаи ».«Несмотря на то, что урожайность пшеницы в Великобритании и мире резко выросла во второй половине двадцатого века, повышение в этом столетии оказалось неуловимым. Эта работа может открыть один из путей дальнейшего повышения урожайности. Исследования также показывают, что повышение урожайности за счет ускорения корректировки для таких естественных колебаний света не потребуется больше воды или больше питательных веществ, что повысит устойчивость ".Доктор Тейлор и профессор Лонг продолжили анализ механизмов, ответственных за задержку реакции фотосинтеза.

Они обнаружили, что наиболее важным фактором была скорость, с которой активация Rubisco (фермент, используемый всеми растениями для катализирования поглощения углекислого газа) восстанавливалась при полном солнечном свете. Рубиско — самый распространенный белок в мире, который присутствует во всех листьях растений и во всех водорослях.

Доктор Элизабет Кармо-Силва из Ланкастерского университета — мировой эксперт по активации Рубиско, сложного процесса, который может стать ключом к более эффективному фотосинтезу всех сельскохозяйственных культур, не только пшеницы.Она сказала: «До сих пор мы знали, что активация Rubisco в ответ на колебания света ограничивает фотосинтетический потенциал пшеницы, но понятия не имели, что это может быть настолько важно для урожайности сельскохозяйственных культур».

«В рамках продолжающихся исследований в LEC изучается естественная изменчивость эффективности Рубиско для различных типов пшеницы и диких родственников пшеницы. Эта вариация, вероятно, будет использована для создания новых сортов пшеницы, которые помогут удовлетворить потребность в повышении урожайности и устойчивости на землю мы уже используем ".


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *