"Jestesmy na tropie zielonej rewolucji, to coś na co świat czekał od lat, odpowiedź na pytanie, jak zdecydowanie zwiekszyć plony roślin uprawnych"- mów RMF FM dr Katarzyna Głowacka z University of Illinois, współautorka przełomowej pracy, opublikowanej na łamach czasopisma "Science". Badacze z Illinois wraz z naukowcami z University of California w Berkeley opracowali metodę genetycznej modyfikacji tytoniu, która sprawia, że roślina bardziej efektywnie wykorzystuje światło słoneczne i rośnie nawet do 20 procent szybciej. Mechanizm powinien działać podobnie także w przypadku roślin uprawianych dla celów spożywczych.
Zespół pod kierunkiem profesora Stephena Longa postanowił znaleźć rezerwy w procesie, który pozwala roślinom chronić się przed nadmiarem energii słonecznej. W chwili, gdy roślina znajdzie się na pełnym słońcu przejściowo ogranicza on wydajność fotosyntezy i pozwala liściom oddać istotną część energii w postaci ciepłą. Problem w tym, że choć proces ochronny rusza natychmiast po oświetleniu liścia, powrót do normalności po jego zacienieniu odbywa się już znacznie wolniej. To sprawia, że roślina znaczną część czasu, który mogłaby wykorzystać na budowanie zapasów, po prostu marnuje.
Z pomocą superkomputera z National Center for Supercomputing Applications w UI policzono, w jakim stopniu ten powolny powrót do normalnego tempa fotosyntezy ogranicza plony. Okazało się, że w zależności od rośliny może to być od 7,5 do nawet 30 procent. Badacze z Illinois i Kalifornii pokazali, że przynajmniej część tych strat można nadrobić. Kluczowe okazuje się podniesienie w liściach poziomu trzech istotnych białek.
Jak mówi RMF FM dr Głowacka, która jest też pracownikiem Instytutu Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, tylko jedno z tych białek bezpośrednio odpowiada za proces powrotu rośliny do normalnej wydajności fotosyntezy, jednak pozostałe dwa zapewniają, że roślina pozostaje przy tym wciąż odpowiednio chroniona.
Badacze zajęli się tytoniem, bo to roślina łatwa do modyfikacji, ponieważ jednak, jak podkreśla dr Głowacka zwiększenie ich masy zaobserwowano zarówno w łodygach, liściach, jak i korzeniach, można się spodziewać, że w innych roślinach obejmie także istotne ze względów spożywczych owoce, nasiona, czy bulwy. W sumie zaobserwowano wzrost tempa wzrostu o 14 do 20 procent, wartość budzącą poważne nadzieje w kontekście prognozowanych w ciągu kilkudziesięciu lat kłopotów z wyżywieniem ludzkości.
Nie mamy absolutnej pewności, że ten mechanizm będzie działać w przypadku innych roślin, ponieważ jednak dotykamy procesu o uniwersalnym znaczeniu, jestem przekonany, że będzie - mówi szef zespołu, profesor Stephen Long.
By przetestować skuteczność metody, badacze z Illinois podnieśli poziom trzech białek dodając badanemu tytoniowi trzy dodatkowe, kodujące je geny, pochodzące z rzodkiewnika. Jak podkreśla dr Głowacka, technika GMO nie musi być jednak w przyszłości stosowana. Można pobudzić ekspresje obecnych już w roślinie genów, kodujących te białka, można też próbować wyhodować zmodyfikowaną roślinę z pomocą klasycznych, rolniczych metod, czyli krzyżówek. Są one długotrwałe i mniej wydajne, ale nie można wykluczyć, że też przyniosą korzystne rezultaty.
Praca naukowców z Illinois i Kalifornii pokazała, że taka modyfikacja jest możliwa, teraz czas na innych badaczy, którzy znajda sposób, by wdrożyć ją w przypadku ważnych rolniczo roślin. Pierwsze znaczące wyniki powinniśmy zobaczyć w ciągu 10-15 lat.
