Awash ing segara dayung saka seduluré, rwaning jagung relegated menyang rung paling ngisor saka batang sawijining nglampahi akeh ing afternoon Juni disiram ing iyub-iyub cast dening ndhuwur-ups.
Banjur gust wiwit meksa nindakake perkara, narik lan twisting wings waxy ing konser, cracking jendhela menyang fireball muter 93 yuta mil adoh. Iki minangka kesempatan sing larang regane kanggo fotosintesis kanggo ngowahi sinar srengenge dadi panganan. Sayange, padha karo fotosintesis saka protektor lonjakan - siji berkembang kanggo mbantu tanduran nyuda karusakan sing didorong dening spike cahya intensitas dhuwur sing tiba-tiba - alon kanggo ngreset sawise akeh wektu ing iyub-iyub. Gust ilang, wayahe ilang sadurunge godhong lan pawon seluler bisa njupuk kauntungan.
Peluang musim panas ing wektu kasebut nanging ora kejawab kesempatan kanggo panen cahya bisa larang regane jagung, lan wong-wong sing tani, bagean gedhe saka panen potensial sing bakal ditindakake ing musim gugur. Kanthi bubar ngenali lan ngukur pengaruh anyar gen sing ngatur proteksi lonjakan, Universitas Nebraska–Lincoln's Kasia Glowacka lan kanca-kancane bisa nambah asil kasebut nganti 20%.
Sing ora ngremehake pentinge proteksi, sing diarani quenching non-fotokimia, utawa NPQ, lan bisa ngowahi cahya dadi panas nalika tanduran nyerep luwih akeh tinimbang sing bisa ditindakake kanggo fotosintesis. Gagal ngethok sirkuit biokimia, sawise kabeh, bisa nyebabake akumulasi oksigen ultra-reaktif beracun sing ngrusak DNA lan malah bisa mateni sel. Nanging langkah safety duwe kekurangan: Sing luwih alon kanggo santai lan nerusake fotosintesis bahan bakar cahya sing diserap, luwih akeh cahya sing menehi energi sing dibuwang.
"Yen sampeyan mikir saka perspektif kloroplas ing a sel tanduran, urip pancen angel," ujare Glowacka, asisten profesor biokimia ing Nebraska. "Saben sawetara detik, lingkungan saya ganti."
Ing taun 2016, Glowacka nyumbang kanggo panaliten sing nuduhake manawa nyepetake kegiatan telung gen tartamtu ngidini. tanduran tembako kanggo ngaktifake lan mateni NPQ kanthi luwih cepet, menehi proteksi sing luwih apik lan fotosintesis sing luwih efisien. Tembakau kasebut, banjur ngasilake godhong kira-kira 20% luwih gedhe, kanthi simulasi nuduhake manawa entuk bathi sing luwih gedhe. Panliten tindak lanjut nemokake yen teknik sing padha bisa ngasilake manfaat sing padha ing kedele-ora mung kanggo godhong, nanging uga kacang buncis.
Nanging tembakau lan kedele nggunakake macem-macem fotosintesis tinimbang jagung, sorghum, tebu lan sawetara tanduran liyane sing luwih cocog kanggo kahanan panas lan garing - panenan sing kudu nambah kanggo mbantu 10 milyar wong sing diarepake bakal manggon ing jagad iki ing taun 2050. Glowacka kepingin weruh apa gen sing menehi kode kanggo aktivitas NPQ ing siji bisa muter peran sing padha ing liyane. Sanajan padha nindakake, Glowacka lan James Schnable Nebraska nganggep manawa ana gen liyane sing mbantu proses sing kompleks kaya NPQ.
Padha bener. Penemuan kasebut diwiwiti kanthi kerja keras ing sawah nalika musim panas taun 2020 lan 2021, nalika tim kasebut nandur luwih saka 700 garis jagung sing beda-beda sacara genetis ing Havelock Research Farm ing sisih lor-wétan Lincoln. Rencana Glowacka: goleki bedane kinerja NPQ ing antarane garis, banjur coba nggodha gen sing pungkasane tanggung jawab kanggo beda kasebut. Nanging, cara sing ana kanggo ngukur NPQ, Glowacka ngerti, larang lan butuh wektu. Luwih saka iku, padha berjuang kanggo flatten metu disparities saben dina ing cahya saben baris kang, duweni potensi ngrusak validitas temuan sembarang.
Tinimbang mapan, Glowacka ngembangake metode dhewe. Tim kasebut nggunakake pukulan bolongan sing dimodifikasi kanggo ngekstrak conto cilik saka godhong saben baris ing lapangan. Mbalik ing laboratorium, peneliti menehi conto jaringan meh sedina kanggo adaptasi menyang peteng, pungkasane ngukur fluoresensi-proksi kanggo fotosintesis lan NPQ-sadurunge lan sawise mbabarake menyang lampu kilat. Tinimbang ngukur siji sampel saben 20 menit, tim kasebut bisa nangani 96 conto sajrone rentang sing padha.
Peneliti nemokake manawa kacepetan lan gedhene respon NPQ beda-beda ing antarane garis, kasunyatan sing mbantu nggoleki gen anyar sing bisa nyebabake variasi jagung kasebut. A comparison saka garis ' kode genetik, Cross-referensi marang beda ing kinerja NPQ, pungkasanipun dicethakaké enem calon gen janjeni. Sawetara calon kasebut wis kenal karo tim kasebut. Liyane ora - kalebu siji sing diarani PSI3, sing ngenalake luwih akeh variasi kasebut tinimbang calon liyane.
Sawise ngenali mitra saka enem gen kasebut ing Arabidopsis, a tanduran kembang umume digunakake kanggo sinau biologi tanduran, tim kasebut nerusake pesenan mutan: wiji Arabidopsis saben ora ana siji saka enem gen. Ing kabeh enem mutan, pelindung lonjakan umume alon-alon nanggapi ing sangisore lampu nanging uga luwih alon kanggo ngendhokke nalika lampu dipateni. Pucuk NPQ biasane uga luwih murah, lan palung luwih dhuwur, nuduhake manawa tanduran kasebut ora nahan lonjakan lan mbuwang luwih akeh cahya sing kasedhiya kanggo fotosintesis.
Identifikasi gen kasebut, digabungake karo jumlah variasi NPQ alami ing garis jagung, bisa mbukak dalan kanggo breeding. tetanduran adoh luwih apik ing capitalizing ing ngasilaken-ningkatake suryo srengenge, peneliti ngandika. Ing kasus sing paling apik, ujare Schnable, upaya kasebut bisa ngasilake woh sajrone setengah taun.
Yen ditindakake, asil kasebut bisa mbuktekake keuntungan kanggo para peternak sing saiki nyelidiki kabeh kemungkinan kanggo nyegah kekurangan pangan global ing dekade sing bakal teka.
"Kita bisa entuk 22% saka asil panen, kanthi potensial, yen kita nyepetake NPQ," ujare Glowacka.
Amarga peneliti miwiti sinau ing awal taun 2020, upaya kanggo mbantu ngatasi krisis global sing bakal teka tegese ngatasi masalah kontemporer. Loro anggota tim kasebut, Seema Sahay lan Marcin Grzybowski, mentas teka ing Amerika Serikat — bubar nganti siji-sijine durung entuk SIM. Sadurunge COVID-19, wong loro kasebut bakal numpak menyang Havelock Research Farm.
Protokol universitas sing dirancang kanggo alon-alon nyebarake virus, sanajan, sementara nahan pilihan kasebut. Ora kuwatir, Sahay lan Grzybowski ajeg nggunakake sepedaan kira-kira pitung mil menyang peternakan riset - trek 30-menit ing tengah panas lan asor ing mangsa panas Nebraska.
"Seema lan Marcin," ujare Glowacka, "iku pahlawan nyata eksperimen iki."
Sinau diterbitake ing jurnal Ahli Fisiologi Anyar.