Новые исследования растительных белков могут улучшить производство продовольствия

Источник: daymer.com

Новые открытия путей транспортировки важных веществ через биологические мембраны растений могут иметь серьезные последствия для увеличения поставок продовольствия и топлива быстро растущему населению земного шара. Такой вывод сделали в совместном докладе 12 ведущих биологов всего мира, чьи лаборатории недавно обнаружили важные свойства растительных белков — транспортеров. Как отмечает профессор Джулиан Шредер (Университет Калифорнии, США), мембранные транспортеры представляют собой класс специфических белков. Растения используют их, чтобы извлекать питательные вещества из почвы, транспортировать сахара и сопротивляться таким токсичным веществам, как соль и алюминий.

По мнению профессора Шредера и его коллег из Австралии, Японии, Мексики, Тайваня, США и Великобритании, в ближайшее время сельское хозяйство будет испытывать растущее давление в связи с ростом населения и возможным изменением климата. Простое увеличение использования органических и неорганических удобрений, а также систем орошения, уже не в состоянии удовлетворить требования повышения урожайности при сохранении экологической устойчивости. Увеличение производства продовольствия на ограниченных земельных ресурсах возможно только при использовании инновационных агрономических технологий, связанных с генетическими исследованиями растений. Одним из достижений профессора Шредера является открытие белка — транспортера натрия, играющего ключевую роль в защите растений от солевого стресса.

Высокое содержание соли в почве часто приводит к большим потерям урожая на орошаемых полях. Ученые из Австралии, во главе с Раной Маннс выяснили, как использовать транспортер натрия в разведении пшеницы, более устойчивой к соли. Повышение урожайности в полевых испытаниях составило до 25%. Еще одно недавнее исследование, сделанное учеными Эммануэлем Делхазе (Австралия) и Леоном Кочяном (Корнельский Университет, США), открывает возможности для выращивания зерновых культур на кислых почвах. До недавнего времени такие почвы считались непригодными для сельского хозяйства. Находящиеся в них ионы алюминия являются токсичными, повреждают кончики корней, тормозят поглощение воды, питательных веществ и рост растений. Биологи обнаружили транспортные белки, позволяющие корням терпеть алюминий и преобразовывать ионы металла в нетоксичные формы.

Другое недавнее открытие транспортного белка позволяет увеличить сохранение важнейших элементов — железа и цинка в зерновых культурах, для увеличения их питательной ценности. Белки — транспортеры в растениях и симбиотических почвенных грибах позволяют увеличить поглощение фосфатных элементов, необходимых для роста растений и урожайности, а также дорогостоящих азотных удобрений. Сейчас растения потребляют только от 20 до 30% используемых фосфатных удобрений, и от 30 до 50% внесенных азотных удобрений. Остальная масса удобрений может приводить к эвтрофикации водных экосистем и образованию парникового газа — закиси азота. Транспортные белки, ответственные за работу устьичных пор в эпидермисе листьев растений, позволяют регулировать испарение воды (обычно растения могут терять до 90% воды через эти поры).

Две других важных цели в сельском хозяйстве — это увеличение содержания углеводов в продуктах и повышение сопротивления растений вредителям. Недавние открытия белков, ответственных за перемещение сахара по всему растению, и белков, придающих устойчивость к вредителям, были использовано для разработки новых сортов риса. По словам Дэйла Сандерса (Центр Джона Иннеса, Великобритания), сейчас основной стратегией в агрономии является использование пестицидов и синтетических удобрений. Но ученые могут добиться улучшения растений, за счет влияния на поглощение и транспортировку важнейших химических элементов.