Økte planteproduksjonen med 40 prosent

Forskere har rettet opp en feil i fotosyntesen. De mener gjennombruddet vil gjøre det mulig å brødfø jordas befolkning i overskuelig fremtid.

Tobakksplante
Foto: L. Brian Stauffer / UI Public Affairs

Bare i dag blir vi over 220 000 flere mennesker på jorda. Den gode nyheten er at antall nye mennesker som blir født hver dag går saktere og saktere. Den dårlige nyheten er at vi mest sannsynlig må brødfø 3,5 milliarder mennesker flere enn i dag innen utgangen av dette århundret.

– En av de viktigste utfordringene i det 21. århundret er hvordan vi kan produsere mat bærekraftig til en voksende og mer velstående befolkning med mindre vann, kunstgjødsel og areal, lyder en pressemelding fra Universitetet i Illinois.

Feil i fotosyntesen

Trusler fra plantesykdommer, klimaendringer, areal som forsvinner til annen bruk og avlinger som ikke blir større truer tilgangen til nok mat. Men nå har forskerne i Illinois funnet en løsning.

– Planter må gjøre tre ting for å produsere maten vi spiser: Fange sollyset, bruke den energien til å produsere biomasse og lede mest mulig av biomassen inn i avlingene som maiskolben eller potetens stivelse, forklarer Donald Ort, professor i plantebiologi.

Ort mener bøndene har nådd det maksimale man kan få ut av plantene på det første og det siste å punktet. Men et nylig gjennombrudd publisert i Science åpner for en mye bedre utnyttelse av fotosyntesen, der energi fra sola kombinert med vann og CO₂ fra lufta skaper plantematerialet.

Forsker og tobakksplante

Forsker Paul South undersøker plantene i forsøksfeltet.

Foto: L. Brian Stauffer / UI Public Affairs

Mye av energien som plantene tar fra sollyset, går tapt på grunn av en feil i fotosyntesen. Plantene fanger et oksygenmolekyl i stedet for CO₂. Det gir et stoff som er giftig for plantene. For å bli kvitt stoffet med de resirkulere det gjennom en prosess som kalles lysånding.

– Lysånding er en anti-fotosyntese. Det koster plantene dyrebar energi som heller kunne vært brukt til å vokse, forklarer Paul South en av forskerne bak studien.

Drastisk økning

Lysåndingen tar vanligvis en komplisert reise gjennom plantenes celler, men ved hjelp av gener fra alger og gresskar klarte forskerne å lage en mye mer effektiv løype.

– Akkurat som Panamakanalen var en ingeniørbragd som økte effektiviteten av handel, er disse lysånde-snarveiene en prestasjon av planteingeniørene. Det viser en unik måte å drastisk øke effektiviteten til fotosyntesen på, sier Stephen Long, direktør i RIPE.

Modifisert og vanlig plante

Tobakksplanten til venstre er manipulert til å ha mer effektiv fotosyntese. Planten til høyre er normal.

Foto: Claire Benjamin / RIPE Project

RIPE står bak forsking og er et internasjonalt samarbeidsprosjekt mellom britiske og amerikanske myndigheter og Bill og Melinda Gates-stiftelsen.

Forskerne brukte tobakksplanter for å demonstrere at prinsippet fungerer. Og det er første gang det er gjort under vanlige dyrkingsforhold. De klarte å økte plantenes vekst med 40 prosent i gjentatte forsøk over to år. Nå jobber forskerne med å øke avlingene på blant annet soyabønner, poteter og tomater. Uavhengige forskere mener det er tvilsomt at man kan oppnå 40 prosent vesktøkning på matplanter generelt i praksis.

– Det er ufattelig hvor mange kalorier som går tapt til lysånding hvert år på kloden. Å bare å ta tilbake en liten andel av disse kaloriene vil være en stor suksess i kampen om å brødfø 9,7 milliarder mennesker innen 2050, sier Donald Ort.

Tjue milliarder vegetarianere

En større befolkning med høyere levestandard vil øke etterspørselen etter matplanter fordi kjøttforbruket øker. Kjøttproduksjon krever i dag mange ganger så mye vann som grønnsaker og legger beslag på 80 prosent av jordbruksarealet.

Klimagassutslippet forårsaket av kjøtt er milevis over utslippene fra f.eks. korn. Det skyldes blant annet at dyr må spise mye mer korn gjennom kraftfor enn vi ville gjort dersom vi utnyttet kaloriene fra kornet direkte.

En beregning Nibio har gjort tidligere for nrk.no viser at det er mulig å produsere nok mat til en befolkning på 20 milliarder på dagens dyrkbare areal og med dagens nivå på avlingene. Men det forutsetter at at vi slutter å dyrke dyrefôr.

Gjennombruddet i forskningen på fotosyntesen kommer i tillegg til dette. Fisk, beitedyr i utmark og vilt er ikke med i beregningen.