Graanboere is bekend met geneties gemanipuleerde gewasse waar ’n geen van een organisme in ’n ander een geplant word vir sekere eienskappe wat benodig word. Wetenskaplikes wil nou die fotosinteseproses deur genetiese manipulasie bespoedig vir verhoogde voedselproduksie.

Fotosintese is die belangrike proses waardeur plante sonlig, water en koolstofdioksied in energie en voedsel omsit. Wetenskaplikes in die VSA en die Verenigde Koninkryk het onlangs die eerste stap  gedoen om die proses te bespoediging deur met die ensieme van blou-groen alge te eksperimenteer.

Hierdie is ‘n belangrike deurbraak wat kan lei tot beter en nuwe maniere om die wêreld se groeiende bevolking kos te gee. “Die aanhoor van die eksperiment se resultate was dit beslis een van daardie ‘Eureka!’-oomblikke waarvoor jy  as ‘n wetenskaplike leef,” sê Maureen Hanson, ‘n plantgenetikus aan die Cornell Universiteit in die VSA wat die navorsing gelei het.

Vir dekades het wetenskaplikes ruimte vir verbetering in die fotosinteseproses gesien – veral in die aktiwiteit van ‘n ensiem genaamd Rubisco. Hierdie is die proteïen wat CO2 in suiker omskakel, en is moontlik die volopste proteïen op aarde, wat tot die helfte van al die oplosbare proteïene wat in blare voorkom, uitmaak.

Maar die rede hoekom die Rubisco-proteïen so algemeen is, is omdat dit nie baie doeltreffend is nie en navorsers soek al lank na ‘n manier om sy produktiwiteit te verhoog. Wetenskaplikes dink dat die rondspeel met Rubisco en die soeke na maniere om die konsentrasie van koolstofdioksied rondom die proteïen te verhoog, tot ‘n toename van 60 persent in die opbrengs van gewasse soos rys en koring kan beteken. Dit sal ook kunsmisbehoeftes verminder en help om landbougrond doeltreffender te benut. Tot nou toe was daar nog nie veel sukses in pogings om Rubisco te manipuleer nie.

In hierdie nuwe navorsing het die internasionale span besluit om die Rubisco-proteïen  uit ’n klein, maar uiters doeltreffende organisme – die sianobakterie, Synechococcus elongatus – te neem.

Hulle het toe die Rubisco-geen in die genoom van ‘n tabakplant se chloroplaste (die organel in ’n plant waar fotosintese plaasvind) oorgeplant. Hulle het ontdek dat hierdie plant in staat was om CO2 vinniger in suiker om te skakel as normale tabakplante, wat beteken dat fotosintese versnel het.

“Dit is die eerste keer dat ‘n plant deur genetiese ingenieurswese geskep is om sy koolstofopname  deur ’n sianobakterie  ensiem te verhoog,” sê me. Hanson in ‘n persverklaring. “Dit is ‘n belangrike eerste stap in die skep van plante met ’n meer doeltreffende fotosintese.”

So wat het die wetenskaplikes reg gedoen waar so baie ander misluk het? Wat belangrik is, is dat hulle twee ekstra bakteriële proteïene by die gewasse gevoeg het.

Sommiges het ‘n bakteriële proteïen ontvang wat vermoedelik Rubisco help om behoorlik te vou (die proses waar ’n proteïen uit sy spiraal in ’n funksionele drie-dimensionele vorm verander) terwyl ‘n ander groep ‘n bakteriële proteïene ontvang wat Rubisco struktureel ondersteun. Dit het waarskynlik die tabakplant gehelp om die meer doeltreffende Rubisco te benut.

Die resultate dui daarop dat as Rubisco uit blou-groen alge in gewasse geplant word, dit tot vinniger voedselproduksie kan lei. Maar, en dit is ‘n groot maar, daar moet nog ‘n baie meer navorsing gedoen word.

Alhoewel die Rubisco-alge meer doeltreffend is, kan dit baie energie vermors deur eerder met suurstof te reageer as CO2. Die wetenskaplikes het hierdie probleem oorkom deur die plante in kamers met kunsmatig hoë CO2 vlakke te kweek, maar dit is natuurlik nie ‘n langtermyn-oplossing nie.

Gewoonlik het die blou-groen alge hierdie probleem oorkom deur die skep van strukture rondom hulle Rubisco-ensieme wat dan ’n CO2-ryke omgewing te skep, maar dit is nie iets wat natuurlik in tabakplante voorkom nie.

Maar daar is hoop – in Junie het die span verslag gedoen dat hulle tabakplante ontwerp het wat self daardie strukture kan voortbring. Die volgende stap is dus om te probeer om die Rubisco-ensiem uit die alge in hierdie plante te plaas om te sien of dit sal help om dit meer doeltreffend te maak.

Die wetenskaplikes gebruik tabakplante vir hierdie eksperiment omdat hulle genoom reeds baie goed bestudeer is, maar hierdie tegniek sal ook op voedselgewasse getoets moet  word as daar enigsins na verhoogde voedselproduksie gekyk word.

Bron: ScienceAlert.com