«Фотодыхание необходимо для растений C3, таких как рис и соевые бобы, но оно работает за счет огромных затрат фиксированного углерода и энергии», – сказал руководитель проекта Дон Орт, ученый USDA / ARS и профессор биологии растений Роберта Эмерсона в Иллинойсе. «Мы определили фотодыхание в качестве основной цели повышения эффективности фотосинтеза как стратегии повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Для успешной реинжиниринга фотодыхания требуется глубокое знание процесса, для которого больше всего не хватает понимания этапов транспортировки."
Связанный с семейством транспортных белков, которые перемещают желчь у животных, недавно обнаруженная роль растительного белка желчной кислоты натрия Symporter 6 (BASS6) заключается в транспортировке токсичного продукта гликолята из хлоропласта, где он перерабатывается в полезную молекулу сахара. (глицерат) через серию химических реакций, которые выделяют углекислый газ и вредный аммиак, жертвуя при этом энергией.
С 1960-х годов исследователи знали, что хлоропласты растений экспортируют две молекулы гликолата для восстановления одной молекулы глицерата.
Однако химическое уравнение не складывалось до сих пор с открытием функции BASS6, второго транспортного белка гликолата, который должен быть описан, поскольку переносчик обмена гликолата / глицерата «PLGG1» был описан в 2013 году.
«Теперь мы попытаемся найти кратчайший путь, чтобы избежать всех расточительных шагов в фотодыхании», – сказал Пол Саут, постдокторский исследователь USDA / ARS, который руководил этой работой в Carl R. Институт геномной биологии Везе в Иллинойсе. "Мы создаем ярлык для быстрой переработки гликолата в глицерат вместо того, чтобы позволить BASS6 и PLGG1 ездить по проселочным дорогам. Одним из преимуществ сокращения является то, что растения не производят аммиак, поэтому им не нужно тратить много энергии на восстановление аммиака."
«Мы могли бы накормить около 200 миллионов человек калориями, ежегодно теряемыми из-за фотодыхания, только на Среднем Западе Соединенных Штатов», – сказал соавтор Беркли Уокер, научный сотрудник Александра фон Гумбольдта в Университете Дюссельдорфа, цитируя свои недавно опубликованные модели. "Хотя мы не можем вернуть весь этот урожай, даже экономия 5% энергии, потерянной при фотодыхании, будет стоить миллионы долларов ежегодно."