Dünyadaki en yaygın enzim olan Rubisco, soya fasulyesi ve buğday atığı gibi enerji geri kazanım toksik kimyasallarının yüzde 20 ila 50’si arasındaki bitkilerin karbondioksit molekülleri yerine oksijen moleküllerini kaplaması ile oluşur.
Bitki Bioteknolojisi Dergisi’nde yayınlanan Essex Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının liderliğindeki yeni bir araştırmaya göre, bitki yapraklarında ortak, doğal olarak meydana gelen bir proteinin üretiminin arttırılması, büyük gıda ürünlerinin verimini neredeyse yüzde 50 oranında artırabilir.
Bu çalışma, Bill & Melinda Gates Vakfı, Gıda ve Tarım Araştırmaları Vakfı ve U.K. Uluslararası Kalkınma Departmanı tarafından desteklenen Artan Fotosentetik Verimliliğin (RIPE) Gerçekleştirildiği uluslararası araştırma projesinin bir parçasıdır.
Bu çalışmada ekip, fotorespirasyon olarak adlandırılan geri dönüşüm sürecine dahil olan doğal bir proteini ifade etmek için bir model tarım ürünü geliştirdi. İki yıl süren tarla denemeleri, bitki yapraklarındaki H-proteinini arttırmanın, üretimi yüzde 27 ila 47 artırdığını buldular.
Bununla birlikte, bu proteinin bitki boyunca çoğalması büyümeyi ve metabolizmayı hızlandırmaktadır. Bu da normal yetişen tarım ürünlerine göre gelişim sürecinde yarı yarıya (4 Hafta) bir fark sağlar.
Geleneksel Tarım Yöntemi
Essex’teki kıdemli bir araştırma görevlisi olan Patricia Lopez-Calcagno, “Bitki bilimcileri geleneksel olarak, proteinleri bitki boyunca yüksek seviyelerde eksprese eden promotörler kullandılar. Bunun gerçekten işe yaradığı birçok örnek var.
Ancak H-proteini için, bu yöntemi diğer tarım bitkilerine çevirdiğimizde, proteindeki değişiklikleri doğru dokulardaki doğru seviyelere ayarlamamız gerektiğini göstermenin daha iyi olmadığını ortaya koyduk.” Dedi.
Önceki çalışmalar, laboratuvar deneylerinde kullanılan küçük bir model bitki olan Arabidopsis’te H-protein seviyelerini arttırmıştır. Bu, H-proteininin gerçek dünya yetiştirme koşullarında bir ürün olarak ilk kez değerlendirildiği zamandır.
Ekip, bitki biyolojisinin laboratuar faresi olarak kabul edilen tütünü kullanıyordu. Çünkü bu tür genetik mühendisliği kolay ve açık alan denemelerinde hızla büyüyüp test edilebilir. Bir değişikliğin tütünde etkili olduğu kanıtlandıktan sonra, aynı yaklaşım, artan nüfusumuzu beslemek için gerekli olan gıda ürünlerine uygulanabilir.
USDA-ARS doktora sonrası araştırmacı, Illinois Üniversitesi’nde Carl R. Woese Genomik Biyoloji Enstitüsü’nden Çalışmanın diğer yazarı Paul South, “Gerçek şu ki, büyüme mevsimi sıcaklıkları artmaya devam ettikçe, fotorespirasyonun neden olduğu verim artışı da artacaktır. Bu keşifi gıda ürünlerine çevirebilirsek, artan sıcaklık stresine rağmen çiftçileri daha fazla gıda üretebilen dayanıklı bitkilerle donatabiliriz.” Dedi.
Daha sonra ekip, soya fasulyesi, börülce ve manyok (dünya çapında bir milyardan fazla insanın temelini oluşturan tropikal bir kök bitkisi) olan doğal olarak bulunan bu proteinin seviyelerini artırmayı planlıyor.
Çiftçiler İçin Yeni Tarımsal Fırsatlar
Hedefleri, dünya çapında çiftçiler, özellikle Sahra altı Afrika ve Güneydoğu Asya’daki küçük çiftçiler için verim ve fırsatları artırmaktır.
Ekip, verimi daha da artırmak için, bu özelliği, RIPE projesi tarafından geliştirilen diğerleriyle bir araya getirmeyi planlıyor. Bunlar, bitkilerin yüzde 20 oranında daha yüksek hızlarda dalgalanma göstermelerine yardımcı olarak üretimlerini artırdı.
Bitki moleküler fizyoloji profesörü Essex Araştırmacısı Christine Raines, “Burada açıklanan bireysel özellik ile elde edilen iyileştirmeler, 2050’nin yakın gıda taleplerini karşılamaya bir adım daha yaklaştırıyor.”
“Buna ek olarak, bu özelliği RIPE’deki diğer başarılı özellikler ile birleştirerek, bu yüzyılın nüfus büyümesini beslemek için gerekli kazanımları sağlayabiliriz. Bu sürdürülebilir teknolojileri mümkün olduğunca çabuk geliştirmeye ve onlara ihtiyaç duyan çiftçilerin ve toplulukların en çok küresel erişime sahip olmasını sağlamaya kararlıyız.” Dedi.
