Eiwit uit rode alg verdubbelt groeisnelheid van tabaksplant

Deze cruciale vondst van Amerikaanse onderzoekers siert de cover van Nature Plants.

Het eiwit Rubisco komt overvloedig voor in alle levende organismen en zorgt voor het vastleggen van koolstof als eerste stap van de fotosynthese. Het enzym is echter verre van efficiënt in planten. Rubisco in rode algen doet zijn werk stukken beter. Hoe mooi zou het zijn om de fotosynthese ook in planten te versnellen. Onderzoekers van Cornell University concentreerden zich op een specifieke rode alg, Griffithsia monilis (Gm), die Rubisco bevat die koolstof 30 procent efficiënter vastlegt dan planten.

Er wordt al twintig jaar geprobeerd om deze GmRubisco over te zetten in rijst, tarwe, sojabonen en tabak om de productiviteit te verhogen. Zonder succes, althans tot nu toe. De Cornell-wetenschappers is het wel gelukt in tabak, zij het met een omweg. Zij ontrafelden de 3-dimensionale structuur van GmRubisco en gebruikten die informatie om twee aminozuren van dit enzym over te zetten in het enzym van de bacterie Rhodobacter sphaeroides, kortweg RsRubisco. Een kleine ingreep met grote gevolgen. De inbouw van twee aminozuren bleek voldoende om de snelheid waarmee koolstof wordt vastgelegd te verhogen met 60 procent en de efficiency met 22 procent.

Verdubbeling van fotosynthese en plantengroei

Het grote voordeel is dat RsRubisco, in tegenstelling tot GmRubisco, wel wordt geaccepteerd door landplanten. Het inbrengen van deze bacteriële mutant in het DNA van chloroplasten van tabak zorgde voor verdubbeling van de fotosynthese en plantengroei. In eerste instantie viel de keuze op tabak omdat RsRubisco zich het makkelijkst in laat vouwen in de chloroplasten van die plant, maar de verwachting is dat diezelfde truc bij andere, agronomisch meer relevante planten gebruikt kan worden.

Dit resultaat is een veelbelovende aanzet voor verder onderzoek naar verbetering van de enzymatische potentie van Rubisco, aldus onderzoeksleider Laura Gunn. „Slechts een kleine verhoging van de prestatie van Rubisco kan binnen een groeiseizoen al leiden tot enorme toename in plantengroei en opbrengst. Dit kan veel betekenen voor de voedselzekerheid. Maar er is nog meer onderzoek nodig voordat deze techniek op grote schaal kan worden toegepast.”