Výzkumníci z výzkumného projektu Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) poprvé v polních pokusech prokázali, že multigenové bioinženýrství fotosyntézy zvyšuje výnos sóji. Společnému týmu vedenému Illinoiskou univerzitou a vědci z Lancasterské univerzity se podařilo transgenně upravit rostliny sóji tak, že zvýšili účinnost fotosyntézy, což vedlo k zvýšení výnosů až o 30 % bez ztráty kvality. V první práci svého druhu, která byla nedávno publikována v časopise Science, skupina popsala vylepšení tzv. VPZ konstruktu v rostlině sóji tak, aby zlepšila fotosyntézu, a poté provedla polní pokusy, aby zjistila, zda se díky tomu zvýší výnos.

Informovalo o tom v tiskové zprávě sdružení Biotrin. Připomíná, že světlo je primárním zdrojem energie pro fotosyntézu a jeho snížená absorpce může fotosyntézu výrazně omezit. Aby rostliny dosáhly optimálního využití světla, vyvinuly několik strategií, jak se přizpůsobit podmínkám s nízkým a vysokým osvětlením.

Konstrukt VPZ obsahuje tři geny (VDE, PsbS a ZEP), které kódují proteiny xantofylového cyklu, což je pigmentový cyklus, který pomáhá při tzv. fotoprotekci rostlin. Jakmile se totiž listy ocitnou na plném slunečním světle, tento cyklus se v nich aktivuje, aby je chránil před poškozením - umožňuje listům odvádět přebytečnou energii. Když jsou však listy zastíněny (jinými listy, mraky atp.), musí se tato fotoprotekce vypnout, aby listy mohly pokračovat v procesu fotosyntézy. Vypnutí ochranného mechanismu trvá ale několik minut, což stojí rostliny drahocenný čas, který by mohly využít k fotosyntéze.

Nadměrná exprese tří genů z konstruktu VPZ proces regulace fotoprotekce urychluje, takže při každém přechodu listu ze světla do stínu se fotoprotekce vypíná rychleji. Listy tak získají další minuty fotosyntézy, které po sečtení za celé vegetační období zvyšují celkovou rychlost fotosyntézy.

Výzkumníci svůj nápad nejprve testovali na rostlinách tabáku, protože genetická informace této plodiny se dá snadno transformovat a z jedné rostliny lze získat velké množství semen. To umožnilo výzkumníkům přejít od genetické transformace k polnímu pokusu během několika měsíců. Jakmile se koncept osvědčil u tabáku, přešli ke složitějšímu úkolu - upravit genetickou informaci u potravinářské plodiny, sóji. Výzkum RIPE prokázal, že navzdory dosažení více než 20% zvýšení výnosu nebyla ovlivněna kvalita semen.

"I přes vyšší výnos se obsah bílkovin v semenech nezměnil. To naznačuje, že část dodatečné energie získané ze zlepšené fotosyntézy byla pravděpodobně přesměrována do bakterií fixujících dusík v rostlinných hlízkách," uvedl ředitel RIPE Stephen Long z Ikenberry Endowed University Chair of Crop Sciences and Plant Biology na Illinoiském Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.