Недавние исследования высокопродуктивных культур с турбонаддувом, таких как кукуруза и сорго, показывают, что секрет их продуктивности может заключаться в их реакции на сахар, которая регулирует фотосинтез внутри их листьев.
«Сравнивая рис и просо, мы обнаружили, что культуры, которые используют путь фотосинтеза C4, такие как кукуруза, сорго и просо, регулируют фотосинтез, используя другие механизмы сахарного сигнала, чем культуры C3, такие как пшеница и рис. Это может быть одной из причин, почему они более продуктивны », – сказал ведущий исследователь доктор Клеменс Генри из Центра передового опыта по трансляционному фотосинтезу (CoETP) ARC.
"Растения могут определять, сколько сахара производится и используется с помощью сложного набора механизмов обнаружения сахара.
Эти механизмы могут остановить фотосинтез, если накопление сахара слишком велико. Однако, к нашему удивлению, мы обнаружили, что, в отличие от ранее показанных на некоторых растениях C3, растения C4 не так чувствительны к высоким уровням сахаров, что показывает нам, что механизм обратной связи не так прост, как мы думали ранее », – говорит доктор Генри.
«Мы пытаемся понять, как фотосинтез регулируется в растениях C4, которые являются одними из самых важных зерновых культур в мировом производстве продуктов питания. Механизмы регуляции хорошо изучены у растений C3, но до сих пор мы не знали, что происходит с культурами C4 и как это связано с их способностью производить больше сахара », – говорит д-р Ула Ганнум, главный исследователь CoETP в Западном Сиднее.
Университет.
«Один из самых захватывающих результатов этого исследования заключается в том, что если мы поймем, как сигнализация сахара работает в культурах C4, в будущем, когда мы перенесем механизмы фотосинтеза с турбонаддувом на такие культуры, как пшеница и рис, мы обеспечим повышение их урожайности», – говорит д-р Ганнум.
Улучшение фотосинтеза, процесса, с помощью которого растения превращают солнечный свет, воду и CO2 в органические вещества, признано одним из лучших способов увеличения урожайности.
"Сложность состоит в том, чтобы перевести результаты, полученные на молекулярном уровне, на уровень культуры.
Чтобы улучшить фотосинтез и дать больше урожая, нам нужно «убрать тормоза» с урожая. Это важная часть головоломки, позволяющая добиться повышения урожайности за счет увеличения фотосинтеза », – говорит директор CoETP профессор Роберт Фурбанк, один из авторов этого исследования.
Во время исследования, недавно опубликованного в Journal of Experimental Botany, ученые использовали интенсивность света как средство для увеличения производства сахара и выявления генов, ответственных за регуляцию фотосинтеза. Это одно из немногих исследований, в которых основное внимание уделяется источнику производства сахара, в котором происходит фотосинтез, а не в стоках, где сахар используется растением.
Это одно из немногих исследований, в которых основное внимание уделяется источнику (листьям), в котором происходит производство сахара и фотосинтез, а не его стокам (зерно, фрукты), где сахар используется.
"У нас все еще есть много вопросов без ответов о том, как работают эти датчики сахара.
Наши следующие шаги – манипулировать этими датчиками, которые помогут нам собрать важную информацию, которая нам понадобится для передачи ее культурам C3 в будущем », – говорит д-р Ганнум.