Genetički modificirana riža bi mogla davati veće prinose, čak i pri sušama

Fotosinteza - taj nevjerovatni, kompeksni proces u kojem biljke od fotona i ugljičnog dioksida stvaraju šećere je proces na kojem počiva život na Zemlji. Međutim, toplota i suša uzrokuju stres za biljke i one na većim temperaturama ne mogu biti tako efikasne u ovoj konverziji. 

Međutim, genetičko inženjerstvo može pomoći biljkama da se bolje nose sa većim temperaturama. Jaka toplota i svjetlo remete funkciju određenih podjedinica fotosistema II  i fotosinteza se u takvim uslovima zaustavlja. Gen za jednu od podjedinica, zvanu D1, nalazi se u genomu samih hloroplasta (ne zaboravimo - hloroplasti osim pigmenta hlorofila imaju u svoju DNK) i kada bi biljke proizvodile D1 u suvišku, to bi moglo amortizirati problem i pomoći u fotosintezi. 

Teoretski, moguće je editovati i gene hloroplasta, ali je to mnogo pipljivije nego editovati gene u nuklearnoj DNK. Zato su se naučnici opet okrenuli nuklearnog DNK i mijenjali ono što im je bilo lakše.

Tim koji je predvodio molekularni biolog Fang-Qing Guo iz Kineske akademije nauka uradio je upravo to. Guo i njegovi saradnici testirali su ideju na omiljenom biljnom modelu, Arabidopsis thaliana. Oni su uzeli hloroplastni gen za D1, spojili ga s dijelom DNK koji se uključuje tijekom toplinskog stresa i premjestili ga u nukleus. Praktično su operisali genom biljke. 

Tim je utvrdio da modifikovane Arabidopsis thaliana mogu preživjeti ekstremnu vrućinu u laboratoriju - 8,5 sati na 41 °C - koja je ubila većinu kontrolnih biljaka. Isti gen Arabidopsis zaštitio je duhan i rižu. Kod sve tri vrste fotosinteza i rast smanjili su se manje nego kod preživjelih kontrolnih biljaka, odnosno intenzitet fotosinteze je bio veći nego kod kontrole.  I 2017. godine, kada je Šangaj za 18 dana prekoračio temperature od 36 °C, vrlo neuobičajene za ovu regiju, transgena riža zasađena na eksperimentalnim plohama dala je 8% do 10% više zrna od kontrolnih biljaka.

Ako se ovo događa u nenormalnim uslovima visokih temperature, šta se dogodilo s ovim biljkama u normalnim uslovima? E, tu je tek promjena očita jer su ovim editovanjem naučnici dobili "super-biljke".

Intenzitet fotosinteze kod editovanog duhana je u normalnim uslovima porastao za 48%, a editovana riža je davala za 20% veće prinose. 

Ovaj rad je isuviše uspješan i isuviše obećavajući da ne bi izazvao skepsu, tako da su sve oči naučnika koji se bave ovom oblašću uprte u dokazivanje uspješnosti i pouzdanosti metode. Rad je objavljen u Nature Plants 20. aprila 2020. pod naslovom "Nuclear-encoded synthesis of the D1 subunit of photosystem II increases photosynthetic efficiency and crop yield".