Исследовательская группа во главе с доктором Лим Бун-леонгом и его бывшим докторантом доктором Лоу Йи-Сон из Школы биологических наук факультета естественных наук Университета Гонконга (HKU) разработали новую стратегию продвижения растений. рост и урожай семян модельного растения Arabidopsis thaliana на 38–57%, что увеличивает поглощение CO2 из атмосферы. Эта технология также может иметь потенциал для увеличения производства продуктов питания и, таким образом, может решить другую опасность человеческой цивилизации: нехватку продуктов питания из-за перенаселения. По данным World Population Prospect Организации Объединенных Наций в 2015 году, к 2050 году численность населения мира превысит 9,7 миллиарда человек, что означает увеличение на 57% с 2000 года.
В этой технологии исследователи идентифицировали ген, способствующий росту растений, обозначенный как «пурпурная кислотная фосфатаза 2» (AtPAP2) из модельного растения Arabidopsis thaliana. AtPAP2 нацелен на две энергогенерирующие органеллы растительных клеток: хлоропласты и митохондрии. Хлоропласты осуществляют фотосинтез — процесс, при котором CO2 в атмосфере превращается в сахара с использованием солнечной энергии.
Затем сахара используются для роста растений, включая клеточную стенку, биомассу и семена, или потребляются митохондриями для производства аденозинтрифосфата (АТФ), важного источника энергии для многих клеточных процессов.Это первое исследование AtPAP2 в мире. Исследовательская группа обнаружила, что благодаря двойной экспрессии AtPAP2 на хлоропластах и митохондриях сконструированные растения могут расти быстрее и давать на 38–57% больше семян.
Это связано с тем, что AtPAP2 может модулировать импорт ряда специфических белков в хлоропласты и митохондрии и впоследствии повышать их способность собирать солнечную энергию и генерировать АТФ. Обнаружено, что AtPAP2 является первым белком, который может модулировать выход энергии из этих двух органелл одновременно.Д-р Лим сообщил о результатах на двух международных конференциях: 9-й Международной конференции по митохондриальной биологии растений, состоявшейся в мае 2015 года в Польше, и 2-м семинаре FEBS по передаче сигналов по органеллам в сентябре 2015 года в Хорватии, где д-р Лим был единственным докладчиком из Гонконга. и Китай соответственно. В результате этого исследования было опубликовано восемь научных статей в журналах, в том числе «Физиология растений», «Биотопливо» и «Биотехнология», а также подано несколько заявок на патенты при содействии Управления по передаче технологий, HKU, и мы хотим, чтобы эту технологию можно было преобразовать в приложения.
Д-р Лим сказал: «Мы счастливы сделать это открытие, которое вызвало большой интерес у многих ученых-растениеводов, поскольку результаты наших исследований позволят ученым-растениям изучать влияние высокого энергоснабжения на различные биологические процессы в растительной клетке и проводить исследования. как энергоснабжение влияет на способность растений справляться с различными биотическими и абиотическими стрессами. Однако это только начало ряда исследовательских проектов, и финансовая поддержка сообщества, безусловно, необходима для будущих открытий ».