Teadlaskond otsib jätkusuutlikke viise saagi suurendamiseks loodusest

Projektiga GAIN4CROPS soovivad teadlased arendada uusi läbimurdelisi tehnoloogiaid, et ületada üht fotosünteesi peamist takistust – valgushingamist. Selle protsessi käigus väheneb taimede CO2 omastamine, millest tingituna on väiksemad nii biomassi toodang kui ka põllumajanduslik saak.

Enamik taimi (85%), sh riis, nisu, sojauba ja kõik puud, kasutavad nn C3 tüüpi fotosünteesi. Kõrgematel temperatuuridel toimub nendes taimedes intensiivne valgushingamine, mis piirab fotosünteesi efektiivsust ja saagikust. Siiski on mõnedes taimedes aja jooksul välja arenenud ainevahetuse viisid, mis võimaldavad seda protsessi vältida. Nad koguvad CO2 aktiivselt spetsiaalsetesse rakkudesse, luues seeläbi valgushindamiseks ebasobiva keskkonna.

Projektis võtavad teadlased eeskujuks ühe looduslikult toimiva ainevahetuse viisi ning püüavad samm-sammult fotosünteesi efektiivsust suurendada. Konsortsiumi eesmärk on fotosünteesi optimeerida uudsete ainevahetusradade kujundamise abil, mis võimaldab vältida CO2 vabanemist atmosfääri ning seega rakusiseseid ressursse paremini kasutada.

Koordinaator prof. Andreas Weber (Heinrich Heine Düsseldorfi ülikool) selgitab, et põllukultuuridele uute ainevahetusradade lisamine on osutunud väga keeruliseks peamiselt seetõttu, et de novo anatoomiaga leht ei sobitu rakkude keeruliste toimemehhanismidega. Seetõttu tugineb GAIN4CROPS päevalille looduslikult füsioloogiale, millel on loomulik võime eelistada parimat võimalikku ainevahetusviisi ja rohkem saaki toota. Potentsiaalselt võimaldab see lähenemine vähendada peamiste põllumajandusressursside, nagu maa, lämmastik ja vesi, kasutamist. Tõhusam fotosüntees annab pindalaühiku kohta suurema saagi ning vähendab vajadust haritava maa suurendamise, lämmastikväetiste ja vee järele.

Projektis aretatavate taimede eelised ilmnevad veelgi enam kõrgematel temperatuuridel kasvades, sest viimased on muutuvas kliimas kohanemisvõimelisemad, mis on inimeste põhjustatud kliimamuutuste tingimustes vajalik. "GAIN4CROPS ühendab jõud, et tervisliku toidu tootmise ja maa kasutamisega sama ajal säiliks ka bioloogiline mitmekesisus ning väheneks põllumajanduse mõju keskkonnale," sõnas professor Weber. Päevalilleõlis näeb ta kindlasti tervislikku alternatiivi teistele toiduõlidele nagu näiteks palmiõli.

Professor Ülo Niinemets, kes koordineerib projekti Eestis, leiab, et maaülikooli tänased teadmised aitavad välja selgitada parimad põllukultuuride aretusliinid, millel võiks tuleviku kliimas parema fotosünteesivõime tõttu eelised olla. "Meie teadlased on väga kogenud lehe sisestruktuuri uurijad, kes suudavad selle seoseid fotosünteesiga määrata unikaalsete, spetsiaalselt selleks konstrueeritud gaasivahetuse analüüsimise seadmetega," lisas ta.

Konsortsiumisse kuulub kolm uurimisasutust (Max Planck Society, CEA ja Agroscope), kuus kõrgemat õppeasutust (Heinrich Heine Ülikool Düsseldorfis, Rostocki Ülikool, Cambridge’i Ülikool, Padova Ülikool, Eesti Maaülikool ja Groningeni Ülikool), üks tööstusettevõte (Corteva Agriscience) ja kolm väike- või keskmise suurusega ettevõtet (IN srl, NRGene Ltd and Genomix4Life). Nii ühendatakse projektis väga suur hulk ekspertteadmis tipptasemel taimeteaduse, mikro- ja süsteemibioloogia, geenide sekveneerimise, taimede aretamise ja põllukultuuride kasvatamisega. Projektist saadud teadmised on aluseks uudsete põllukultuuride loomisel, mis peavad paremini vastu kliimatingimustele ning on väiksema nõudlikkusega ressursside osas, aidates meil tulevikus jõuda jätkusuutlikuma põllumajanduseni.