光合成の重要性は基本的なものです。このプロセスを通じて、植物は太陽からの光を生命のエネルギー源に変換し、その過程で酸素も放出します。彼らは、水、二酸化炭素、光エネルギーを使用して、食物連鎖の基礎を形成するエネルギー豊富な物質を生成し、人間の栄養も確保します。米やトウモロコシなどは私たちにエネルギーを供給し、人口を増やし続けています。しかし専門家らは、この道の終わりは間もなく訪れると警告している。従来の作物で可能な収量の増加は、予測される人口増加に追いつくことができません。グリーン遺伝子工学だけが収量の決定的な増加を保証できる、と一部の科学者は言う。
最適化された保護メカニズム
これに関連して、イリノイ大学のスティーブン・ロング率いる研究者らは現在、植物の光合成能力を人工的に高めることができるかどうかという問題に取り組んでいる。その出発点は実際には光合成そのものではなく、むしろ保護メカニズムでした。つまり、植物が光を受け取りすぎると損傷する危険性があります。このため、このような場合、光合成系からの過剰な放射エネルギーを熱に変換して遮断する保護機構が活性化されます。この保護メカニズムは「非光化学的消光」（NPQ）と呼ばれます。
しかし、研究者らの報告によれば、NPQは比較的遅いシステムであり、強い放射線照射下で一旦活性化されると、たとえ雲が突然日陰を作ったとしても、その後長期間植物の光合成能力を低下させ続ける。科学者らは現在、NPQ放射線防護から日陰でのより優れた光合成性能への切り替えプロセスを加速する方法を発見した。
彼らの報告によると、3 つの遺伝子またはそれらが生成するタンパク質が植物における NPQ 放射線防御機能に関与しているとのことです。これらの遺伝子に影響を与えることでどのような効果が得られるかをテストするために、彼らはこれら 3 つの遺伝子の活性を人工的に高めた遺伝子組み換えタバコ植物を作成しました。しかし、この場合、タバコは遺伝子組み換えや栽培が容易であるため、モデル植物としてのみ機能すると研究者らは強調する。
収量の大幅な増加が可能
これらの植物の検査では、実際に 3 つの遺伝子の活性の増加により、NPQ 放射線防御がより早く切り替わり、日陰での光合成性能が向上することが示されました。このようにして、植物は変化する光条件にさらされたときに、より全体的なパフォーマンスを達成できることが、温室および野外実験で示されました。
最終的に、光合成能力の向上によりバイオマス生産量が 15 ～ 20% 増加したと科学者らは報告しています。彼らの説明によれば、光合成の半分は日陰の条件で起こることが多く、それがスイッチングメカニズムの高速化がこれほど強力なプラスの効果をもたらす理由である。
他の植物もこの概念から同様の恩恵を受けることができるかどうかはまだ分からないが、研究者らは自信を持って次のように述べている。 「したがって、他の作物でも同様の収量増加を可能にしたいと考えています」と、共著者であるカリフォルニア大学バークレー校のクリシュナ・ニヨギ氏は言う。
