Учёные предлагают улучшить фотосинтез для решения проблемы продовольственной безопасности

Энергия, которую растения получают от солнца в процессе фотосинтеза, является основой почти всей пищи человечества. Однако этот процесс имеет несовершенства, ограничивающие урожайность, особенно в условиях меняющегося климата. В новом обзоре, опубликованном в журнале Cell, учёные из Иллинойсского университета и их коллеги оценили прогресс в биоинженерии фотосинтеза и перспективы этого направления для обеспечения продовольственной безопасности.

Различные стратегии биоинженерии для повышения эффективности фотосинтеза. Автор: Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.10.033

Растение, способное улавливать больше солнечного света, может производить больше пищи. За последнее десятилетие исследования в этой области значительно ускорились. «Темп, с которым мы получаем знания, невероятен», — заявила соавтор работы, профессор Лиза Эйнсворт, директор международного проекта RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency).

Ключевой мишенью для улучшения является фермент Рубиско, который фиксирует углекислый газ, но иногда ошибочно захватывает кислород, запуская энергозатратный процесс фотодыхания. В обзоре рассматриваются несколько стратегий решения этой проблемы: создание более точной версии Рубиско, увеличение его производства, концентрация CO₂ вокруг фермента и внедрение синтетических метаболических путей.

Другие направления включают оптимизацию улавливания света. У культурных растений можно изменять угол наклона и содержание хлорофилла в листьях, чтобы свет лучше проникал в нижний ярус. Также ведутся работы по ускорению переключения растений с защитных механизмов в ярком свете на эффективный сбор света в облачную погоду.

Стивен Лонг, один из ведущих авторов обзора. Автор: L. Brian Stauffer

Публикация подводит итоги и служит призывом к действию. Она также стала наследием для двух соавторов — Стивена Лонга и Эми Маршалл-Колон, которые скончались в этом году. «За десятилетие мы перешли от теории к полевым испытаниям пищевых культур, — отметила Эйнсворт. — Улучшение эффективности фотосинтеза достижимо, и мы можем интегрировать эти стратегии прямо сейчас».