YazarPhysicist
-
329Okuma Süresi: Bu yazıyı " 4 " dakikada okuyabiliriniz.
Bitkiler güneş ışığını fotosentez yoluyla enerjiye dönüştürür; bununla birlikte, gezegendeki çoğu ürün fotosentetik bir aksaklıktan mahrumdur, bu aksaklık verim potansiyellerini büyük ölçüde baskılayan fotorespirasyon (ışık etkisiyle yapılan hızlandırılmış solunum çeşidi) adı verilen yüksek enerji tüketen bir süreçten kaynaklanmaktadır. Illinois ve ABD Üniversitesi’nden araştırmacılar Tarım Bakanlığı Tarımsal Araştırma Hizmeti raporu, Science dergisindeki fotorespiratuvar düzenlemeyle tasarlanan mahsullerin, gerçek dünyadaki agronomik (bilimsel tarımla ilgili ) koşullardan yüzde 40 daha üretken olduğunu bildirdi.
Robert Emerson Illinois’deki Carl R. Woese Genomik Biyoloji Enstitüsü’nde Bitki Bilimleri Profesörü Donald Ort, “Her yıl ABD’de fotorespirasyon sonucu kaybedilen kaloriler ile fazladan 200 milyon insanı besleyebiliriz. Dünyadaki bu kalorilerin bir kısmını bile geri kazanmak, nüfus artışına ve daha yüksek kalorili diyetlere bağlı olarak 21. Yüzyıldaki hızla artan gıda taleplerini karşılamak için uzun bir yol kat edecektir.”
Fotosentez, güneş ışığı enerjisini kullanarak gezegenin en bol proteini olan Rubisco enzimi, karbondioksit ve suyu bitkinin büyümesini ve verimini artıran şekerlere dönüştürür. Binlerce yıl boyunca Rubisco, oksijen bakımından zengin bir atmosfer yaratarak kendi başarısının kurbanı oldu. Rubisco, İki molekülü güvenilir bir şekilde ayırt edemediğinden yaklaşık % 20 oranında karbondioksit yerine oksijeni alır, bu da fotorespirasyon süreci ile geri dönüşmesi gereken bitkisel toksik bir bileşik ile sonuçlanır.
Illinois’de RIPE projesinde çalışan Tarımsal Araştırma Servisi’nde araştırma moleküler biyolog olan Paul South “Fotorespirasyon anti fotosentezdir. Fotorespirasyon yüzünden bitki fotosentez ile daha fazla büyüme ve verim elde edeceği enerji ve kaynaklardan mahrum olur.”
Fotorespirasyon normalde bitki hücresindeki üç kompartmanda (bölüm) karmaşık bir yol izler. Bilim adamları, süreci yeniden yönlendirmek, yolculuğu büyük ölçüde kısaltmak ve bitki büyümesini yüzde 40 oranında artırmak ve yeterli kaynakları korumak için alternatif yollar tasarladılar. Bu çalışma ile, agronomik koşullarda tasarlanmış bir fotorespirasyon düzeltmesinin ilk defa test edilmiştir.
RIPE Müdürü Stephen Long, “Panama Kanalı, ticaretin verimliliğini artıran bir mühendislik harikasıydı, bu fotorespiratuar düzenleme, fotosentezin verimliliğini büyük ölçüde artırmak için eşsiz bir yol gösteren bitki mühendisliği harikasıdır dedi.”
Ekip, dolambaçlı doğal yolu değiştirmek için üç alternatif rota tasarladı. Yeni rotaları optimize etmek için, temelde benzersiz bir yol haritası takımı oluşturarak, farklı promotor ve gen setleri kullanarak genetik yapılar tasarladılar. En iyi performans gösterenleri kazanmak için bu yol haritalarını 1.700 tesiste test ettiler.
İki yıldan fazla tekrarlanan saha çalışmaları, bu mühendislik ile geliştirilmiş bitkilerin daha hızlı geliştiğini, daha fazla uzadığını, ve çoğu yüzde 50 daha büyük gövdelerde bulunan yaklaşık yüzde 40 daha fazla biyokütle ürettiklerini keşfetti.
Ekip, hipotezlerini tütün içinde test etti: Tütün araştırma için ideal bir model bitki çünkü diğer bitkilere göre daha kolay değiştirilip test edilebilir, ancak alternatif bitki modellerinden farklı olarak, bir yaprak kanopisi geliştirilir ve sahada test edilebilir. Şimdi, takım soya fasulyesi, börülce, pirinç, patates, domates ve patlıcan verimini artırmak için bu bulguları uyguluyor.
Bu teknolojinin gıda bitkilerine çevrilmesi ve yasal onayların alınması 10 yıldan daha uzun sürecek olsa da, RIPE ve sponsorları, özellikle Sahra altı Afrika ve Güneydoğu Asya’daki çiftçilerin projenin tüm verilerine telif ücretsiz erişime sahip olmasını sağlayacaklar.
Kaynak : https://phys.org/news/2019-01-scientists-shortcut-photosynthetic-glitch-boost.html