Fotosyntes hos cyanobakterier – nyckel för mer mat

Ingen hunger. Så lyder ett av de globala målen som FN enats om i Agenda 2030. I västvärlden råder knappast brist på mat, men det kan ändras framöver. Om den globala uppvärmningen fortsätter förbi 2 grader och landar på 3–4 grader kommer stora delar av södra Europa att bli svårodlat och plågas av långa torrperioder.

–          Stockholm blir lika varmt som Centraleuropa idag, till exempel Budapest. Norden har då goda förutsättningar att bli en kornbod för Europa, menar Åsa Strand, professor i molekylärbiologi vid Umeå universitet, institutionen för fysiologisk botanik.

Växter är grunden för världens matproduktion. En växande befolkning och klimatförändringar kräver nya grödor som ger ökad avkastning, man räknar med att den behöver dubbleras till år 2050. De markarealer som finns idag krymper på grund av erosion och torrare klimat. Vi behöver producera mer mat på befintlig odlingsmark, eftersom det belastar miljön att odla upp nya marker. Vilket i sin tur kräver nya grödor och/eller att vi utvecklar de vi har så att avkastningen ökar. Det finns också en beredskapseffekt; i slutet på 80-talet producerade Sverige 75 procent av sitt livsmedel, idag har den siffran fallit till 50 procent. Det ger ett beroende till omvärlden som många i ljuset av nuvarande pandemi och säkerhetsläge vill slippa ifrån.

–          Det är här fotosyntesen kommer in, säger Åsa Strand. Fotosyntesen är förutsättningen för livet på jorden. Växter, alger och cyanobakterier använder solljuset för att omvandla vatten och koldioxid till socker och syre. Specifikt cyanobakterier är intressanta eftersom de fixerar CO2 mer effektivt och saknar många negativa regleringspunkter, och därmed har en fotosyntes som är mer produktiv. Vi vill föra över deras sätt att fungera till växter. Det kan bli en lösning på livsmedelskrisen eftersom skördarna då skulle bli större. Lovande resultat börjar dyka upp inom flera stora forskningscentra världen över. Med SSF-finansieringen bildar vi ett svenskt forskningscentrum som kompletterar pågående internationell forskning.

Bättre stresstolerans

Utöver att öka fotosynteskapaciteten hos jordbruksgrödor kan man välja att göra växter mer motståndskraftiga så att skördeförluster kan minskas. Det är målsättningen för ett annat SSF-finansierat projekt inom systembiologi också med Åsa Strand vid rodret. I det projektet studeras mekanismerna bakom växters stresstolerans. Tanken är att förändra växten så att den tål torka, salt och/eller kyla bättre, utan att avkastningen försämras.

Förändringar i växternas gener görs med gensaxen Crispr/Cas9. Den metoden tillåts dock inte för kommersiell odling inom EU, utan jämställs med GMO, alltså genmodifierade organismer. Många inom forskarsamhället tror dock att EU kommer att ändra sig och i likhet med USA, Latinamerika och många länder i Asien tillåta växtmodifiering med åtminstone Crispr-tekniken.

Med Crispr/Cas9 kan man ersätta ursprungsgenen med en modifierad variant som bara skiljer sig på några baser/aminosyror i proteinet, så det är egentligen inte en ny gen. Inom fotosyntesprojektet vill man tex. ersätta aminosyror som ger negativ reglering med neutrala aminosyror och därmed maximera effekten. Arbetet kommer att ske i nära samarbete med SweTree Technologies AB, ett företag sprunget ur UPSC, Umeå Plant Science Center.

En styrka med projektet är den tvärvetenskapliga kompetensen inom växtfysiologi, biofysik och bioteknik. Medsökande är Alexey Amunts, Stockholms universitet, Elton Hudson, KTH och Alizée Malmoë, Umeå universitet.

–          Det är fantastiskt med denna rejäla finansiering från SSF. Det ger oss förutsättningar att jobba långsiktigt och få arbetsro att fokusera på det viktiga – att bidra till effektivare livsmedelsförsörjning i världen, avslutar Åsa Strand

Källor:

FN:s Livsmedels- och jordbruksorganisation 2012

IPCC (2013). Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of working Group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0217592