Hőhullámokkal szemben ellenálló burgonya: Klímához alkalmazkodó új növények

A burgonyának óriási szerepe van a globáális élelmezésben. A burgonya, amelyet a világ lakosságának kétharmada alapvető élelmiszerként fogyaszt, újra reflektorfénybe került a klímaváltozás hatásai elleni harcban. Friss kutatások szerint genetikai módosítások révén a burgonya jobban ellenáll a globális felmelegedés következményeinek, például a hőhullámoknak.

Egy nemrégiben megjelent tanulmány a Global Change Biology folyóiratban kimutatta, hogy módosított burgonyanövények 30%-kal nagyobb gumókat termeltek hőhullámok alatt, miközben megőrizték tápanyagtartalmukat. Ez áttörést jelenthet az élelmezési válság megelőzésében, különösen a klímaváltozás által leginkább érintett régiókban.

Miért van szükség a burgonya génmódosítására?
A kutatók a fotorespirációnak nevezett folyamatra összpontosítottak, amely a növényekben a fotoszintézis során keletkezik, és amely akár 40%-kal is csökkentheti a terméshozamot magas hőmérsékletű környezetben.

A fotorespiráció során a növény egy rubisco nevű enzim segítségével oxigénnel reagál, ami energiaveszteséget és toxikus mellékterméket, glikolátot eredményez. Ez a folyamat meleg és száraz körülmények között fokozottan jelentkezik, és jelentős energiát von el az élelmiszer-termeléstől.

„Célunk az volt, hogy csökkentsük az energiaveszteséget azáltal, hogy megkerüljük a növény eredeti fotorespirációs útvonalát” – mondta Katherine Meacham-Hensold, a kutatás vezetője az Illinois-i Egyetemről.

Hogyan teljesítettek a módosított burgonyák?
A kutatók eleinte nem voltak biztosak abban, hogyan reagál majd a módosított burgonya a magas hőmérsékletekre. Az eredmények azonban meggyőzőek voltak: a módosított növények 30%-kal nagyobb tömegű gumókat termeltek, mint a hagyományos növények.

„Ez az eredmény reményt ad arra, hogy javított fotoszintézissel klímarezisztens növényeket fejleszthetünk” – tette hozzá Meacham-Hensold.

Enzimek szerepe a klímatűrésben
Egy másik, a Plant Biotechnology Journal folyóiratban megjelent tanulmány az enzimek hőállóságának növelésére fókuszált. A kutatók a fotorespiráció utolsó lépésében részt vevő enzimet, a GLYK-t módosították, hogy jobban ellenálljon a magas hőmérsékletnek.

Ehhez a Cyanidioschyzon merolae nevű algát vizsgálták, amely extrém körülmények között, savas vulkáni forrásokban él. Az alga enzimének szerkezeti tulajdonságait elemezve sikerült azokat átültetni egy modellnövény, az Arabidopsis thaliana GLYK-enzimjébe.

Mi várható a jövőben?
A következő lépés az, hogy ezekkel a hőálló enzimekkel ellátott növényeket a gyakorlatban is teszteljék. Berkley Walker, a Michigan State University kutatója szerint az enzimek alkalmazkodóképességének megértése kulcsfontosságú a növények túlélése szempontjából a jövőben.

„Ahogy a globális hőmérséklet emelkedik, egyes enzimek nem biztos, hogy képesek megbirkózni az új körülményekkel. Most már van stratégiánk arra, hogyan javítsuk bármely enzim működését magasabb hőmérsékleten” – mondta Walker.

Konklúzió: A természet tanítása alapján
A természet adaptációs képességeiből tanulva a tudomány forradalmasíthatja a mezőgazdaságot. Az ilyen génmódosított növények nemcsak a klímaváltozás hatásainak kivédésében játszhatnak szerepet, hanem kulcsfontosságúak lehetnek az élelmezési biztonság fenntartásában is egy melegebb világban.