Пищевая цепь полагается на заводы, используя солнечный свет, чтобы повернуть углекислый газ из воздуха в еду. Этот процесс, известный как фотосинтез, важен для заводов, чтобы вырасти, включая зерновые культуры как пшеница.
Однако, когда лист возвращается к полному солнечному свету после периода в тени, это занимает время для фотосинтеза, чтобы возвратить пиковую эффективность, означая, что ценная энергия от солнца потрачена впустую.Это ясно уменьшает производительность урожая, но до сих пор, масштаб проблемы не был экспериментально определен количественно.
Используя инфракрасные газовые анализаторы, связанные с управляемой миниатюрой палатой окружающей среды, доктор Сэмюэль Тейлор и профессор Стив Лонг, в Lancaster Environment Centre (LEC) моделировали внезапное увеличение солнечного света после оттенка и измерили время, которое потребовалось для завода, чтобы возвратить его максимальную эффективность фотосинтеза и в полной мере воспользоваться дополнительной энергией от света.Они нашли, что потребовалось приблизительно 15 минут для фотосинтеза, чтобы достигнуть максимальной производительности.
На основе легких колебаний, которые произошли бы в урожае пшеницы, они тогда вычислили, насколько меньше углекислого газа урожай был абсорбирующим в течение дня из-за этого медленного регулирования. Неожиданный результат составлял 21%.
Ученый завода профессор Лонг из Университета Ланкастера и Университета Иллинойса сказал: «Это – очень значительная потеря. Следующий шаг должен искать варианты пшеницы, которые быстро отвечают на это увеличение доступности солнечного света. Мы могли потенциально использовать эту черту и породить ее в наши современные варианты пшеницы, чтобы увеличить наши урожаи».
«Хотя урожаи пшеницы в Великобритании и Мире увеличились существенно в последней половине двадцатого века, увеличения в этом веке оказались неуловимыми. Эта работа может открыть один способ продвинуть улучшение урожая снова. Исследование также предполагает, что увеличение урожая, ускоряя регулирование таких колебаний естественного света не потребовало бы большего количества воды или большего количества питательных веществ, увеличив устойчивость».
Доктор Тейлор и профессор Лонг продолжали анализировать механизмы, ответственные за отложенный ответ фотосинтеза. Они нашли, что наиболее важным фактором была скорость в который активация Rubisco (фермент, используемый всеми заводами, чтобы катализировать поглощение углекислого газа) восстановленный в полном солнечном свете. Rubisco – самый богатый белок в мире, существующем во всех листьях растения и во всех морских водорослях.
Доктор Элизэбет Кармо-Сильва в Университете Ланкастера – мировой эксперт по активации Rubisco, сложному процессу, который мог держать под контролем более эффективный фотосинтез во всех зерновых культурах, не просто пшеницей.Она сказала: «До сих пор мы знали, что активация Rubisco в ответ на колеблющийся свет ограничивала пшеницу фотосинтетический потенциал, но имела смутное представление, это могло быть вполне это важное, чтобы подрезать производительность».«Продолжение исследования в LEC исследует естественную изменчивость в эффективности Rubisco в различных типах пшеницы и диких родственников пшеницы.
Это изменение, вероятно, будет годным для использования, чтобы развивать новые разновидности пшеницы, которая поможет обратиться к потребности увеличить урожай и устойчивость на земле, которую мы уже используем».