Aufgrund der Tatsache, dass das Erdklima aufgrund der globalen Erwärmung trockener und heißer wird, macht die Landwirtschaft schwere Tage durch. Wissenschaftlern ist es gelungen, eine wirksame Methode zur genetischen Veränderung von Nahrungspflanzen zu entwickeln, die den Landwirten helfen wird, die Erträge in Zukunft zu steigern.
Der Planet Erde erwärmt sich allmählich. Darüber hinaus wächst die Bevölkerung in seinem Gebiet stetig. Angesichts der globalen Erwärmung stehen die Landwirte vor zwei großen Herausforderungen. Erstens müssen die Pflanzen trockeneren, heißeren Klimazonen standhalten, und zweitens brauchen die Menschen immer mehr natürliche Produkte. Umstände wie diese erfordern wirklich ernsthafte Entscheidungen.
Die Forscher gaben diese Woche bekannt, dass sie einen Weg gefunden haben, die Pflanzenproduktivität auf genetischer Ebene zu steigern, damit die Pflanze die Sonnenenergie viel effizienter nutzen kann. Wissenschaftler hoffen, dass dies den Landwirten helfen wird, die Bedürfnisse einer ständig wachsenden Bevölkerung zu befriedigen. „Unser Ziel ist es, die Landwirtschaft auf der ganzen Welt zu unterstützen“, sagt Krishla Nyogi, eine der am Projekt beteiligten Forscherinnen.
Um die Erträge zu steigern, mussten die Wissenschaftler zunächst die natürlichen Abwehrmechanismen von Pflanzen überwinden. Wenn eine Pflanze mehr Licht erhält, als für eine erfolgreiche Photosynthese erforderlich ist, initiieren ihre Zellen den Prozess der nicht-photochemischen Chlorophyll-Fluoreszenzlöschung (NPQ), wodurch sie überschüssige Energie in Form von Wärme freisetzen können, um eine Überhitzung zu vermeiden. Wenn die Sonne den Himmel verlässt und die Pflanzen wieder im Schatten stehen, verlangsamt sich der NPQ, aber es braucht Zeit, während der die Photosynthese ebenfalls sehr langsam ist. Der Mechanismus, den Pflanzen im Laufe der Evolution erworben haben, hilft ihnen, das raue Klima in freier Wildbahn effektiv zu bewältigen, aber die moderne Landwirtschaft hat wenig Ähnlichkeit mit dem wilden Dschungel oder der Savanne. Nicht-photochemisches Löschen ist für ihn eher ein Nachteil, der die Ertragsindikatoren reduziert,Denn je mehr Energie, desto mehr Zucker und nützliche Mikroelemente in den Früchten von Pflanzen und desto höher ihr Energiewert und Geschmack. Daher beschlossen die Wissenschaftler, den NPQ zu ändern und den Pflanzen zu erlauben, mehr Photonen zu absorbieren.
Der Mechanismus des natürlichen Pflanzenschutzes vor überschüssiger Sonnenenergie
Wenn die UV-Strahlung zu intensiv wird, beginnen Pflanzenzellen, überschüssige Energie in Form von Wärme freizusetzen, wodurch eine Überhitzung vermieden wird. Das Problem ist, dass die Photosynthese während der Arbeit des Abwehrsystems sehr langsam ist.
Infolgedessen fand ein Forscherteam mehrerer Institute einen Weg, die mit NPQ assoziierten Gene in gewöhnlichen Tabakpflanzen (Latin Nicotiana tabacum) so zu optimieren, dass sie den Löschprozess in der Zeit, in der sich die Pflanze im Schatten befindet, viel schneller verlangsamen. Diese Veränderungen führten zu einer Erhöhung der Produktion von 3 Proteinen, die die Wiederherstellung der Photosynthese nach dem Löschen beschleunigen. Dank dessen konnte die Effizienz der Photosynthese um 15% gesteigert werden.
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Bedeutet dies, dass wir jetzt 15% mehr Tabakernte bekommen? Nein. Laut Nyoggia fiel die Wahl nur auf Tabak, weil er im Labor leicht zu kultivieren ist und genauso aktiv angebaut wird wie Nahrungspflanzen. Das aktuelle Experiment ist im Wesentlichen nur ein Beweis dafür, dass die Technik der Wissenschaftler funktioniert. Da sich das Team mit Genen und Proteinen befasst, die in allen Pflanzen vorkommen, kann die Technik der genetischen Verbesserung auch auf andere Kulturen angewendet werden. Wenn die Tests mit ihnen erfolgreich sind, könnte die neue Methode in Zukunft weltweit eingesetzt werden, was die Erträge erheblich steigern und den Pflanzen helfen wird, mit Hitze und Dürre umzugehen.
