L’ancienne protéine Rubisco pourrait être utilisée pour empêcher les futures cultures vivrières de mourir dans les climats chauds

Quand il s’agit de nourriture, l’humanité regarde le canon d’un fusil. La population mondiale va grossir Environ 9,8 milliards d’ici 2050, entraînant une augmentation attendue de 60 pour cent de la demande alimentaire. Les effets dévastateurs du changement climatique ne profitent pas à notre agriculture.

Mais il peut y avoir un côté positif – et cela implique une régression du développement.

Des chercheurs de l’Université Cornell ont trouvé un moyen de faire revivre une forme ancienne d’une enzyme appelée Rubisco ou RuBisCo, qui a stimulé la photosynthèse des plantes il y a des millions d’années, lorsque la Terre a connu ses climats les plus chauds au cours des 50 derniers millions d’années. à L’étude a été publiée le 15 avril dans la revue progrès scientifiqueDans cette étude, les chercheurs ont pu utiliser des versions modernes de Rubisco pour reconstituer une idée de ce à quoi ressemblait l’enzyme dans l’Antiquité. En conséquence, les scientifiques pourraient à nouveau exploiter leur pouvoir pour aider à garantir que nos futures cultures sont résilientes, résistent au changement climatique et nous fournissent tous les fruits, légumes et céréales frais dont nous avons besoin.

Bien que les plantes absorbent le dioxyde de carbone et produisent de l’oxygène, elles ne sont pas entièrement capables d’utiliser simplement le dioxyde de carbone sous sa forme gazeuse actuelle. Rubisco, abréviation de ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/Oxygénase et la plus abondante des enzymes sur Terre, convertit le dioxyde de carbone en une forme biologiquement respectueuse, que les plantes utilisent pour construire leurs tissus.

L’un des problèmes du rubisco est qu’il réagit également avec l’oxygène. Ce mélange indésirable entraîne des sous-produits toxiques qui ralentissent la photosynthèse, affectant ainsi le rendement des cultures. Les scientifiques ont cherché des moyens d’atténuer ce problème et d’améliorer la production agricole en modifiant génétiquement des plantes Une forme dérivée d’algues de l’enzyme ou d’autres modifications. Mais ces efforts n’ont pas encore porté leurs fruits.

READ  Une créature "hobbit" éteinte de la taille d'un chat domestique a été découverte sur un site de fouilles dans le Wyoming

Pour résoudre ce mystère, les chercheurs de Cornell ont fait un voyage dans le passé – il y a 25 à 50 millions d’années, lorsque la Terre était beaucoup plus chaude grâce à de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l’atmosphère (500 à 800 parties par million, contre 413 parties par million) . Estimé en 2020). Cela signifiait que le rubisco moderne avait probablement une version ancestrale adaptée pour fonctionner sous des niveaux élevés de dioxyde de carbone.

L’équipe de Cornell a recréé la phylogénie, un diagramme en forme d’arbre qui retrace les relations évolutives entre ses membres et montre comment ils ont évolué à partir d’un ancêtre commun. Ils l’ont fait en analysant les gènes Robisco dans les plantes de la famille des solanacées (aubergines), qui comprend les pommes de terre, les poivrons, les tomates, les aubergines et le tabac. Et à partir de cet arbre généalogique, les chercheurs ont pu créer et mesurer l’activité biologique de près d’une centaine de ce joyau antique potentiel en laboratoire à l’aide de bactéries. bactéries coli.

Maureen Hanson et Mate Lin travaillent dans leur laboratoire du Cornell University Biotechnology Building.

Université Cornell Avec l’aimable autorisation de

« En obtenant beaucoup de [genetic] En séquençant le Rubisco dans les plantes existantes, un arbre phylogénétique peut être construit pour déterminer quel rubiscus était le plus probablement présent il y a 20 à 30 millions d’années », a déclaré Maureen Hanson, biologiste moléculaire à Cornell et auteur principal de la nouvelle étude. Il a déclaré dans un communiqué de presse. « Nous avons pu identifier les enzymes ancestrales prédites qui ont des caractéristiques supérieures par rapport aux enzymes actuelles. »

La prochaine grande étape de l’équipe de recherche sera de transférer les copies reconstruites des gènes Rubisco dans des plantes de la famille des solanacées telles que les tomates et éventuellement d’autres telles que le riz ou le soja et de voir si l’activité photosynthétique s’améliore et soutient les rendements des cultures.

« Pour la prochaine étape, nous voulons remplacer les gènes de l’enzyme rubiko présents dans le tabac par ces séquences héritées à l’aide de la technologie CRISPR. [gene-editing] technologie, puis mesurer comment cela affecte la production de biomasse « , a déclaré Hanson. « Nous espérons certainement que nos expériences montreront qu’en adaptant le Robiko aux conditions actuelles, nous aurons des plantes qui donneront de meilleurs rendements. »

Pour une planète compacte avec des bouches affamées à nourrir, cela semble être un bon début.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here