На протяжении десятилетий усиление фотосинтеза сельскохозяйственных культур считается заветной научной целью. Однако фотосинтез не происходит изолированно: он тесно связан с факторами окружающей среды — светом, CO₂, азотом почвы и водой, — а также с внутренними регуляторными системами самого растения. Эти сложные взаимодействия означают, что для улучшения фотосинтеза в реальных условиях сельского хозяйства требуется комплексный, системный подход, а не простое линейное решение.
Новая обзорная статья под названием «Улучшение фотосинтеза в сельскохозяйственных условиях», написанная исследователями из Rothamsted Research и CIMMYT, опубликована в журнале Trends in Plant Science.
Одним из перспективных направлений, отмеченных в обзоре, является изучение роли трегалозо-6-фосфата (Т6Ф) – ключевой сигнальной молекулы, которая координирует использование сахаров, образующихся в процессе фотосинтеза, для роста и урожайности. Работа Ротамстеда, посвященная Т6Ф, показала, что согласование производства сахара с его использованием, особенно на критических этапах, таких как налив зерна пшеницы, может обеспечить значительное повышение эффективности фотосинтеза.
Полевые испытания показывают, что применение T6Ф в виде опрыскивания листьев может усилить фотосинтез, регулируя баланс между предложением (производством сахара в процессе фотосинтеза) и спросом (процессами роста, требующими сахара). Стимулируя использование сахара в крахмал во время налива зерна, T6Ф эффективно создает дополнительную метаболическую потребность. В ответ на это флаговые листья растения усиливают свою фотосинтетическую активность, обеспечивая больше сахара для развивающегося зерна.
Эта работа предполагает, что элитные сорта пшеницы уже обладают способностью к усиленному фотосинтезу. Задача сейчас — раскрыть этот потенциал и раскрыть эндогенные регуляторные механизмы, которые в настоящее время сдерживают фотосинтез. Один из способов достижения этой цели — применить опрыскивание T6Ф.
В перспективе технологии, помогающие сельскохозяйственным культурам преодолевать эти внутренние ограничения — будь то с помощью обработок на основе T6Ф или целевых генетических подходов — могут сыграть решающую роль в повышении урожайности в мировом сельском хозяйстве.
Источник: Rothamsted Research. На фото – портативный IRGA (инфракрасный газоанализатор) для измерения фотосинтеза в полевых условиях. Источник: Rothamsted Research.
