Forskare i Storbritannien har skapat en syntetisk molekyl som, när den appliceras på grödor, har visat sig öka storleken och stärkelsehalten hos vetekorn i labbet med upp till 20 %.
Den nya anläggningsapplikationen, utvecklad av Rothamsted Research och Oxford University, kan hjälpa till att lösa problemet med ökad matosäkerhet över hela världen. Cirka 795 miljoner människor är undernärda, och årets El Nino har visat hur sårbara många länder är för klimatinducerad torka.
Resultaten av studien, publicerad i Nature, beskriver metoden baserad på att använda syntetiska "prekursorer" av sockret trehalos 6-fosfat (T6P) – en första strategi i sitt slag som använde kemi för att modifiera hur socker används av växter. Rothamsted Research, som får strategisk finansiering från Biotechnology and Biological Sciences Research Council, identifierade detta naturligt förekommande socker som avgörande för att kontrollera hur vete använder sackaros, det huvudsakliga bränslet som genereras av fotosyntes. Sackaros är nyckeln till utvecklingen av vetekorn. De identifierade att ju mer T6P som är tillgängligt för vetekorn när de växer, desto större blir avkastningen.
Med hjälp av den kemiska expertisen från Oxford Universitys Chemistry Research Laboratory utvecklades en modifierad version av T6P som kunde tas upp av växten och sedan släppas ut i växten i solljus. Denna T6P "prekursor" sattes till en lösning och sprutades sedan på plantorna, vilket orsakade en "puls" av T6P, vilket resulterade i att mer sackaros drogs in i spannmålen för att göra stärkelse. När den testades i labbet, under kontrollerade miljöförhållanden, resulterade detta tillvägagångssätt i en ökning av vetekornstorlek och avkastning på upp till 20 %.
Studien visade också att applicering av prekursormolekylen kan förbättra växternas förmåga att återhämta sig från torka, vilket i slutändan kan hjälpa jordbrukare att lättare övervinna svåra säsonger i framtiden.
Professor Ben Davis, vid avdelningen för kemi vid Oxford University, sa:"Testerna vi utförde i labbet visar verkligen lovande för en teknik som i framtiden radikalt kan förändra hur vi odlar inte bara vete utan många olika grödor. Den "gröna revolutionen" på 1900-talet var en period där mer motståndskraftiga, högavkastande vetesorter skapades, en innovation som har påståtts ha hjälpt till att rädda en miljard liv. Genom att utveckla nya kemiska metoder baserade på en förståelse för biologi kan vi säkra våra matkällor och lägga till detta arv. På så sätt kan vi se till att så många människor har tillgång till tillräckligt med mat som möjligt och att de mindre lyckligt lottade kan räddas från oväntade svårigheter.'
Metoden har potential att öka skörden över ett stort antal grödor, eftersom T6P finns och har samma funktion i alla växter och grödor.
Dr Matthew Paul, Senior Scientist (Plant Biology and Crop Science) vid Rothamsted Research, sa:"Denna studie är ett bevis på konceptet, som visar oss att det är möjligt att påverka hur växter använder bränslet de producerar för jordbruket fördel, både när det gäller avkastning och även motståndskraft mot torrare förhållanden. Nästa steg i arbetet är att replikera detta experiment så mycket som möjligt på fältet i olika miljöer, för vilket vi måste förstå hur man skalar upp produktionen av T6P-prekursorn och bestämma effekten som mer varierande förhållanden kan ha på resultaten .'
Veteplantor odlades tills varje planta blommade, varefter olika koncentrationer av T6P-lösning (mellan 0,1 och 10 mM) sattes till olika plantor för att bedöma effekten varje koncentration hade på tillväxten. Vetet besprutades sedan med lösningarna antingen på öronen eller hela plantan med intervaller på fem dagar efter att plantorna först blommade, med bara en applicering tillräcklig för att öka avkastningen. Plantorna skördades sedan när de mognat, med kornen vägda och analyserade med avseende på mängden stärkelse och protein närvarande. För att testa reaktionerna på torkan odlades plantorna tills precis innan veteplantan utvecklade sin stam. Den berövades sedan vatten i tio dagar, med T6P-lösningar som tillsattes den nionde av dessa dagar. Växter skördades efter återvattning för att bedöma biomassans återhämtning efter torkan.
Källa PHYS.org
