Ежегодно сниженная эффективность фотосинтеза приводит к сокращению урожайности по всему миру. При нормальных показателях поля производили бы намного больше продукции — на одном только среднем западе США они смогли бы дополнительно прокормить почти 200 млн человек.

Росту препятствует фотодыхание — выделение углекислого газа и поглощение кислорода из-за особенностей работы фермента РуБисКО. В результате этого сбоя эффективность фотосинтеза снижается и растение производит меньше урожая особенно в условиях теплого климата. Так, из-за этого феномена потенциал роста пшеницы и риса сокращается на 20-50%.

«Фотодыхание — это антифотосинтез. Процесс лишает растение энергии и ресурсов, необходимых для усиленного роста», — поясняет автор исследования, молекулярный биолог Пол Саус.

Группа исследователей из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) нашла способ восстановить баланс и повысить урожайность. Экспериментальную технологию они испытали на табаке. С помощью генетической модификации они трансформировали ДНК растения, дополнив ее генами тыквы и одноклеточных морских водорослей. В тепличных условиях ГМО-табак начал производить на 25% больше урожая. 

Биологи предположили, что эффективность повысится еще больше в полевых условиях. Как сообщает MIT Technology Review, прежде никто не проводил подобные испытания вне лабораторной среды.

В результате на открытом воздухе объем урожая вырос на 20%, а в некоторых случаях достигал рекордных 40%. Высота куста увеличилась, а вместе с ней возросла и масса листьев. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Табак часто используют при проведении биологических экспериментов, однако в пищу это растение не употребляется. Ученые планируют испытать технологию на примере других видов. В ближайшее время они применят методику для повышения урожайности сои, фасоли, картофеля, риска, томатов и баклажанов.

Биологи надеются, что в будущем к результатам их разработок получат доступ мелкие фермерские хозяйства в Африке и Юго-Восточной Азии. Предоставлять технологию генетической модификации ученые планируют бесплатно.

Финансирует проект, получивший название RIPE, группа инвесторов во главе с Фондом Билла и Мелинды Гейтс, которые поддерживают инновационные фермерские технологии. На данном этапе они выделили на него $80 млн.

Ранее Билл Гейтс отмечал, что ГМО поможет африканским фермерам адаптироваться к изменениям климата. По мнению миллиардера, генетическая модификация позволит избежать голода в странах Африки и других уязвимых регионах. Впрочем, ученые признают — на совершенствование методики и ее сертификацию могут уйти десятилетия.