Een internationaal team gebruikt geavanceerde tools om gewassen te ontwikkelen die boeren meer mogelijkheden geven om duurzaam meer voedsel te produceren op minder land. Om dit te doen, duizenden plantprototypes moeten zorgvuldig worden geanalyseerd om erachter te komen welke genetische aanpassingen het beste werken. Vandaag, in een speciale uitgave van het tijdschrift Remote sensing van de omgeving , wetenschappers hebben aangetoond dat een nieuwe technologie sneller een heel plantenveld kan scannen om verbeteringen vast te leggen in hun natuurlijke capaciteit om energie van de zon te oogsten.

"Met deze methode kunnen we de verbeteringen die we in de fotosynthesemachine van een fabriek hebben aangebracht in ongeveer tien seconden meten, vergeleken met de traditionele methode die 30 minuten duurt, "Katherine Meacham-Hensold, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Illinois, die dit werk leidde voor een onderzoeksproject genaamd Realizing Verhoogde Photosynthetic Efficiency (RIPE). "Dat is een grote vooruitgang, omdat het ons team in staat stelt een enorme hoeveelheid genetisch materiaal te analyseren om op efficiënte wijze eigenschappen aan te wijzen die de gewasprestaties aanzienlijk kunnen verbeteren."

RIJP, die wordt geleid door Illinois, is het ontwikkelen van gewassen om productiever te zijn door de fotosynthese te verbeteren, het natuurlijke proces dat alle planten gebruiken om zonlicht om te zetten in energie en opbrengst. RIPE wordt ondersteund door de Bill &Melinda Gates Foundation, de Amerikaanse Stichting voor Voedsel- en Landbouwonderzoek (FFAR), en het Department for International Development (DFID) van de Britse regering.

De traditionele methode voor het beoordelen van fotosynthese analyseert de uitwisseling van gassen door het blad; het biedt een enorme hoeveelheid informatie, maar het duurt 30 minuten om elk blad te meten. een snellere, of "hogere doorvoer"-methode, spectrale analyse genoemd, analyseert het licht dat wordt teruggekaatst door bladeren om de fotosynthesecapaciteit in slechts 10 seconden te voorspellen.

"De vraag die we wilden beantwoorden is:kunnen we spectrale technieken toepassen om de fotosynthetische capaciteit te voorspellen wanneer we de fotosynthetische machine genetisch hebben veranderd, " zei RIPE-onderzoeksleider Carl Bernacchi, een wetenschapper bij het Amerikaanse ministerie van landbouw, Dienst Landbouwkundig Onderzoek, die is gebaseerd op het Carl R. Woese Institute for Genomic Biology in Illinois. "Vóór deze studie, we wisten niet of het veranderen van de fotosyntheseroutes van de plant het signaal zou veranderen dat wordt gedetecteerd door spectrale metingen."

Hoewel ze kunnen bewijzen dat deze methode kan worden gebruikt om gewassen te screenen die zijn ontworpen om de fotosynthese te verbeteren, onderzoekers hebben niet ontdekt wat spectrale analyse precies meet. "Voor spectrale analyse zijn op maat gemaakte modellen nodig om spectrale gegevens te vertalen in metingen van de fotosynthesecapaciteit die elk jaar opnieuw moeten worden gemaakt, "Zei Meacham. "Onze volgende uitdaging is om erachter te komen wat we meten, zodat we voorspellende modellen kunnen bouwen die jaar na jaar kunnen worden gebruikt om resultaten in de loop van de tijd te vergelijken."

"Hoewel er nog hindernissen in het verschiet liggen, spectrale analyse is een baanbrekende techniek die kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan fotosynthetische verbeteringen te beoordelen om de veranderingen te onderscheiden die het meest waarschijnlijk substantieel, en duurzaam, de opbrengst van gewassen verhogen, " zei Christine Raines, lid van het uitvoerend comité van RIPE, een professor in de moleculaire fysiologie van planten aan de Universiteit van Essex, waarvan de gemanipuleerde gewassen werden geanalyseerd met de techniek. "Deze tools kunnen ons helpen onze inspanningen te versnellen om hoogproductieve gewassen te ontwikkelen voor boeren die de wereld helpen voeden."