Χάκερ της φωτοσύνθεσης δημιούργησαν την πατάτα της κλιματικής αλλαγής

Εισάγοντας γονίδια που παρεμβαίνουν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, διεθνής ομάδα ερευνητών δημιούργησε μια νέα ποικιλία πατάτας που αντέχει στους καύσωνες, ένα δυνητικά σημαντικό βήμα για την διατροφική ασφάλεια εν μέσω κλιματικής αλλαγής.

Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, οι οποίες κανονικά περιορίζουν δραστικά τη σοδειά, η νέα πατατιά δίνει 30% περισσότερους κονδύλους, αναφέρουν οι ερευνητές επιθεώρηση Global Change Biology.

«Χρειαζόμαστε καλλιέργειες που αντέχουν σε πιο συχνούς και έντονους καύσωνες αν θέλουμε να καλύψουμε τις ανάγκες του πληθυσμού σε περιοχές που αντιμετωπίζουν κίνδυνο μείωσης της παραγωγής λόγω της παγκόσμιας θέρμανσης» δήλωσε η Κάθριν Μίτσαμ-Χένσολντ του Πανεπιστημίου του Ίλινοϊ στο Ουρμπάνα-Σαμπέιν, επικεφαλής της μελέτης.

Η νέα ποικιλία σχεδιάστηκε να αντιμετωπίζει το φαινόμενο της «φωτοαναπνοής», μια διαδικασία της φωτοσύνθεσης που είναι γνωστό ότι μπορεί να μειώνει τη σοδειά πατάτας, ρυζιού, σόγιας και άλλων φυτών έως και κατά 40%.

Το φαινόμενο αφορά το ένζυμο rubisco, το πλέον άφθονο ένζυμο του πλανήτη, το οποίο χρησιμοποιούν τα φυτά για να δεσμεύουν τον άνθρακα από το ατμοσφαιρικό CO2 και να το αξιοποιούν ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση γλυκόζης.

Η ερευνήτρια Κάθριν Μίτσαμ-Χένσολντ δείχνει το αποτέλεσμα των κόπων της (RIPE Project/Allie Arp)

Η φωτοαναπνοή συμβαίνει όταν το rubisco αντιδρά με ένα μόριο οξυγόνου αντί με το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα, κάτι που συμβαίνει στο 25% των περιπτώσεων και ακόμα περισσότερο σε συνθήκες ζέστης. Από την αντίδραση αυτή παράγεται τελικά γλυκολικό οξύ, μια τοξική ουσία την οποία πρέπει να εξουδετερώνει το φυτό με μεγάλη δαπάνη ενέργειας, η οποία σε διαφορετική περίπτωση θα είχε χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη του φυτού και των καρπών του.

«Στόχος μας ήταν να περιορίσουμε τη σπατάλη ενέργειας παρακάμπτοντας τα μονοπάτια της φωτοαναπνοής» εξήγησε η Μίτσαμ-Χένσολντ.

Για να λύσει το πρόβλημα, η ομάδα της ερευνήτριας εισήγαγε στην πατατιά (Solanum tuberosum) δύο γονίδια, την αφυδρογονάση του γλυκολικού οξέος και την συνθετάση του μηλικού οξέος, χάρη στα οποία το φυτό μπορεί εύκολα να μεταβολίζει και να εξουδετερώνει το γλυκολικό οξύ απευθείας μέσα στους χλωροπλάστες, τα κυτταρικά οργανίδια της φωτοσύνθεσης.

Οι πατάτες μεγάλωσαν σε γλαστράκια πριν μεταφυτευτούν στο χωράφι (RIPE Project)

Τα πειράματα έδειξαν ότι η γενετική παρέμβαση ανεβάζει την παραγωγή, ειδικά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίες. Το καλοκαίρι του 2022, λίγο αφότου είχαν φυτρώσει οι πατατιές, ένα κύμα καύσωνα κράτησε τις θερμοκρασίες άνω των 35 βαθμών για πολλές συνεχόμενες ημέρες.

Αντί να μαραζώσει κάτω από τη ζέστη, η νέα πατατιά έδωσε 30% μεγαλύτερη μάζα σε κονδύλους από ό,τι η συμβατική ποικιλία στην ομάδα ελέγχου,

«Ένα άλλο σημαντικό εύρημα ήταν ότι η γενετική παρέμβαση στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης δεν είχε επίπτωση στη διατροφική αξία της πατάτας» επισήμανε ο Ντον Ορτ του Πανεπιστημίου του Ίλινοϊ.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν δοκιμές μεγάλης κλίμακας για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματα, στο μεταξύ όμως πειραματίζονται και με άλλες σημαντικές καλλιέργειες όπως η κασάβα.

Παραμένει ωστόσο άγνωστο αν η πατάτα της κλιματικής αλλαγής θα κερδίσει άδεια κυκλοφορίας και την εμπιστοσύνη των καταναλωτών, οι οποίοι συχνά βλέπουν με δυσπιστία τα γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα.