S využitím metod genového inženýrství zajistili vědci rostlinám tabáku “obchvat” pro fotorespiraci a zvýšili produkci biomasy o 40 %. Zemědělství se tak otevírají nové, nadějné cesty k efektivnější rostlinné produkci.
Tématem se v článku v Úrodě č. 2/2019 zabývá prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc., z Výzkumného ústavu živočišné výroby, v. v. i. Připomíná, že fotosyntetizující organismy využívají energii slunečního záření k tomu, aby z molekul vody a oxidu uhličitého syntetizovaly energeticky bohaté cukry. Do dokonalosti má tento proces daleko. Jednu z jeho Achilleových pat představuje enzym ribulosa-1,5-bisfosfát-karboxyláza/oxygenáza zkráceně označovaný jako RuBisCO. Ten je na jedné straně s to vnášet oxid uhličitý do biochemických reakcí tzv. Calvinova cyklu a sehrává klíčovou roli v syntéze cukrů fotosyntézou. Na druhé straně vnáší RuBisCOdo reakcí biochemických reakcí v buňkách rostlin také molekuly kyslíku. Za běžných podmínek pracuje RuBisCO s oxidem uhličitým a kyslíkem v poměru 4 : 1. V horkém a suchém klimatu je ale enzym k vazbě na kyslík o poznání náchylnější. Proces, při kterém je do fotosyntetických reakcí vnesen enzymem RuBisCO kyslík, se označuje jako fotorespirace a je spojen s celou řadou závažných problémů. Tým amerických vědců pod vedením Paula Southa z University of Illinois přišel s řešením, které nabízí skutečně významné zefektivnění fotosyntézy a má obrovský potenciál pro razantní zvýšení výnosů zemědělských plodin. Výsledky svých pokusů publikovali South a spol. v předním vědeckém časopise Science.
Američané použili pro své experimenty oblíbenou modelovou rostlinu tabák, která patří k C3-rostlinám a fotorespirací ztrácí významný podíl látek vstupujících do fotosyntézy. Metodami genového inženýrství vybavili rostliny umělým detoxikačním procesem a ten nasměrovali výlučně do nitra chloroplastů. Dosáhli tak značného zvýšení produkce biomasy a ukázali, že podobně modifikované zemědělské plodiny mohou mít výrazně vyšší výnosy. Objev Southova týmu je významný v souvislosti s probíhajícími změnami klimatu. S rostoucími teplotami je enzym RuBisCO náchylnější k vazbě na kyslík a produkce toxických látek fotorespirací se proto zvyšuje. V současnosti už vědci pracují na zavedení nového detoxikačního procesu fotorespirace u sóje, rýže, bramboru, rajčete, lilku a tropické luštěniny vigny.*
