การสังเคราะห์ด้วยแสง 'เทอร์โบชาร์จเจอร์' ในผลผลิตข้าวโพดที่เพิ่มขึ้น

RuBisCO ที่เพิ่มขึ้นช่วยเครื่องจักรทางชีวภาพของข้าวโพดที่ใช้ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อรวมคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเข้ากับคาร์โบไฮเดรต David Stern นักชีววิทยาด้านพืช ประธาน BTI ในเครือ Cornell กล่าวว่า "ทุกกระบวนการเมแทบอลิซึม เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสง มีค่าเทียบเท่ากับสัญญาณไฟจราจรหรือการกระแทกด้วยความเร็ว "RuBisCO มักจะเป็นปัจจัยจำกัดในการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ด้วย RuBisCO ที่เพิ่มขึ้น ความเร็วที่เป็นที่รู้จักนี้จะลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงดีขึ้น" RuBisCO มีชื่อทางวิทยาศาสตร์อย่างเป็นทางการ มันคือ Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ช่วยเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาล สเติร์นกล่าวว่าเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นเอนไซม์ที่มีอยู่มากที่สุดในโลก แต่สำหรับโลกของเกษตรกรรมเชิงพาณิชย์และระบบ สังเคราะห์ แสง C4 (สารประกอบสี่คาร์บอน) ของข้าวโพด RuBisCO ทำงานช้า นักวิจัยของ BTI ค้นพบวิธีที่จะแสดงออกถึงเอนไซม์สำคัญที่เรียกว่า RuBisCO Assembly Factor 1 หรือ RAF1 มากเกินไป เพื่อช่วยสร้าง RuBisCO มากขึ้น "มันต้องการความช่วยเหลือจากโปรตีนชนิดอื่นในการรวมตัวกัน" ผู้เขียนนำ Coralie Salesse ผู้สมัครระดับปริญญาเอกของ Cornell ในสาขาชีววิทยาพืชกล่าว ด้วยเอนไซม์พี่เลี้ยง นักวิทยาศาสตร์มีผลในการลดความเร็วที่แตกต่างกัน ซึ่งจำกัดอัตราที่ RuBisCO สามารถบรรลุโครงสร้างทางชีววิทยาที่เหมาะสม ทำให้พืชสะสมเอนไซม์ได้มากขึ้น Salesse กล่าวว่ากลไกที่แน่นอนของการประกอบ RuBisCO นั้นเป็นปริศนามานานหลายปี จนกระทั่งมีการค้นพบโปรตีน RAF1 และ RAF2 Salesse ดำเนินการวิจัยที่ห้องทดลองของ Robert Sharwood และ Florian Busch ที่ Australian National University และที่ห้องปฏิบัติการของ Steven Long ที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Salesse พบว่าการเพิ่ม RuBisCO ทำให้พืชที่ปลูกในเรือนกระจกออกดอกเร็วขึ้น สูงขึ้น และผลิตชีวมวลมากขึ้น "ข้าวโพดเป็นพืชที่สำคัญแต่ต้องใช้ที่ดินและพลังงานสูง การลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นสิ่งสำคัญ ในประเทศนี้ปลูกข้าวโพดประมาณ 90 ล้านเอเคอร์ และผลิตได้เกือบ 15 พันล้านบุชเชลในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา" สเติร์นกล่าว Cornell ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพืช เขาอธิบายว่ามีหลายวิธีในการเพิ่มมวลชีวภาพต่อเอเคอร์ รวมถึงการเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งสามารถเพิ่มน้ำหนักของข้าวโพดแต่ละฝักและทำให้ได้ผลผลิตต่อเอเคอร์ สเติร์นตั้งข้อสังเกต -- จากการค้นพบนี้ -- ว่าแนวทางเดียวกันนี้อาจให้คำมั่นสัญญาว่าจะปรับปรุงผลผลิตในพืช C4 อื่นๆ เช่น ข้าวฟ่างและอ้อย “ในขณะที่เราย้ายจากเรือนกระจกไปสู่ไร่นา เราหวังว่าจะได้เห็นการเติบโตและผลผลิตที่ดีขึ้นในพันธุ์การผลิตในที่สุด” เขากล่าว "การชาร์จด้วยเทอร์โบ RuBisCO มีศักยภาพในการสร้างรากฐานสำหรับผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความสามารถของต้นข้าวโพดในการสุกและผลิตมวลชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับแนวทางอื่นๆ"