Gentekniskt optimerad fotosyntes i sojaböna kan ge större skörd

I en ny studie visar forskare hur de med hjälp av genetisk modifiering optimerat sojabönans fotosyntes. Det kan potentiellt ha en stor positiv påverkan på skörden.

Växter använder solens energi för att omvandla koldioxid och vatten till socker och syre. För hög solinstrålning kan dock skada fotosyntesmaskineriet. Växter har därför utvecklat flera olika processer för att skydda sig mot detta, men det skyddet innebär också att fotosyntesen blir mindre effektiv.

När då ett blad nås av omväxlade sol och skugga, till exempel när andra blad skuggar eller när moln vandrar på himlen, kan inte fotosyntesen köra för full hastighet under skuggperioder om skyddsmekanismerna tar lång tid att stänga av. Man har beräknat att den här effektförlusten kan kosta upp emot 20 procent av skörden.

För att snabba upp växtens återgång till normal fotosynteseffektivitet när den skuggas har forskare tidigare modifierat tobak med tre olika gener från backtrav. De här generna producerar enzymer som snabbade upp både aktivering och nedstängning av skyddsmekanismerna under växlande sol och skugga. I fältförsök ledde det till högre koldioxidupptag och också större biomassa jämfört med tobak som inte modifierats. Frågan om den här typen av modifiering också kan påverka skörden hos olika livsmedels- och fodergrödor återstod.

Bild på sojabönor.
Sojaböna, Glycine max

Nu har forskarna gjort samma genetiska modifiering i sojaböna och odlat flera olika växtlinjer i fältexperiment i Illinois, USA, under två säsonger, 2020 och 2021. Resultaten är publicerade i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften Science och beskriver att en majoritet av de modifierade sojalinjerna gav mer sojabönor – i snitt nära 25 procent mer än kontrollväxterna utan någon skillnad i näringsinnehåll, första året.

Även andra året bildade de modifierade sojaväxterna fler bönskidor, men då försöket sedan drabbades av en storm, såg man ingen skillnad mot kontroll vid skörd. Andra året var det också färre dagar med växlande molnighet, vilket kan ha bidragit till att skillnaden mellan de modifierade växterna och kontrollerna suddades ut. Det är ju när växten utsätts för omväxlande sol och skugga som den snabbare återgången till full fotosynteseffektivitet kan ge utdelning i bättre energiutvinning och då ge större skörd.

Större fältförsök över flera år behövs för att verkligen sätta den nya sojan på prov, men studien visar att även om fotosyntesen är oerhört komplex så kan det finnas stor potential i att optimera dess olika aspekter, för att öka skörden hos våra grödor.

/Annelie Carlsbecker

Källor:

Soybean photosynthesis and crop yield are improved by accelerating recovery from photoprotection. De Souza et al., Science, 377, 851-854 (2022). DOI: 10.1126/science.adc9831

New GM soya beans give 25% greater yield in global food security boost | GM | The Guardian

En av artikelns författare, Steve Burgess på Twitter: ”There has been a lot of discussion about our recent paper DOI: 10.1126/science.adc9831. As someone who worked on this project I have been urged to provide some context, so in the following thread I will try to answer some qs with the disclaimer they are my personal opinion” / Twitter

Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery from photoprotection. Kromdijk et al, Science vol 354, issue 6314 (2016), DOI: 10.1126/science.aai8878

Effektivare fotosyntes och högre skörd med hjälp av genmodifiering – Gentekniknämnden