Повышение уровня CO2 приводит к менее питательным культурам
Фермер осматривает поле пшеницы

Повышенный уровень CO2 затрудняет получение растениями минералов, необходимых для роста и обеспечения питательной пищей.

Повышенный уровень CO2 вызывает дефицит минералов в растениях, что приводит к менее питательным культурам.

В течение многих лет одной из единственно возможных светлых сторон повышения уровня углекислого газа в атмосфере (CO 2 ), наблюдаемой учеными, является усиление фотосинтеза . В конце концов, растения используют углекислый газ для фотосинтеза, поэтому ожидалось, что более высокие уровни парниковых газов приведут к более продуктивным растениям. Однако этот эффект может быть меньше, чем ожидалось, поскольку повышенный уровень CO 2 затрудняет получение растениями минералов, необходимых для роста и обеспечения питательной пищей. Это объясняют ученые из Института наук о растениях Монпелье во Франции в обзоре, опубликованном 3 ноября в журнале Trends in Plant Science .

«Это явление может повлиять на два основных питательных вещества, необходимых для питания человека. Первый — это белки, построенные из азота. Второй — железо». — Ален Годжон

«В литературе есть много сообщений, показывающих, что уровни CO 2 , ожидаемые в конце двадцать первого века, приведут к более низкой концентрации азота в большинстве растений, что в основном повлияет на содержание белка в растительных продуктах», — говорит первый автор Ален. Годжон. «Очень важно понять, почему выращивание растений при повышенном уровне CO 2 оказывает такое негативное влияние на содержание белка в большинстве основных сельскохозяйственных культур и на будущее продуктов питания». Гойон является директором по исследованиям Национального исследовательского института сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Франции.

Растения используют фотосинтез для включения CO 2 в сахара, из которых они получают энергию. Однако фотосинтез не обеспечивает растения ключевыми минералами, необходимыми им для роста. Большинство растений получают эти минералы, такие как азот, фосфор и железо, из почвы через корневую систему. Азот особенно важен, поскольку он является ключевым строительным блоком для аминокислот, которые растения используют для производства белков.

Дефицит азота означает не только то, что растению будет трудно строить свои ткани, но и то, что оно будет давать меньше питательных веществ людям. «Очевидно, что на состав питательных веществ основных сельскохозяйственных культур, используемых во всем мире, таких как рис и пшеница, отрицательно влияет повышение уровня CO 2 . Это окажет сильное влияние на качество продуктов питания и глобальную продовольственную безопасность», — говорит автор-корреспондент Антуан Мартен, научный сотрудник Французского национального центра научных исследований.

«Это явление может повлиять на два основных питательных вещества, необходимых для питания человека», — добавляет Годхон. «Первый — это белки, построенные из азота. В развивающихся странах это может быть большой проблемой, потому что многие диеты в этих странах не богаты белками, а растения, выращенные при повышенном уровне CO 2 , могут содержать на двадцать-тридцать процентов меньше белка. Второй - железо. Дефицит железа уже затрагивает около 2 миллиардов человек во всем мире».

Помимо глобальных пищевых систем, пониженный минеральный статус растений из-за повышения уровня CO 2 в атмосфере может привести к отрицательной обратной связи для смягчения последствий изменения климата. «Наземный поглотитель углерода, связанный с усиленным фотосинтезом, может быть ограничен, если большая часть растительности испытывает дефицит азота и других минералов, что может предотвратить любое дополнительное увеличение улавливания CO 2 из атмосферы», — говорит Гойон.

«Мы хотели бы по-настоящему понять механизмы, ответственные за негативное влияние повышенного содержания СО 2 на минеральный состав растений», — говорит Мартин. «Например, в настоящее время мы изучаем естественные генетические вариации, лежащие в основе этих негативных эффектов, которые впоследствии можно было бы использовать для повышения питательной ценности сельскохозяйственных культур в будущей атмосфере CO 2 ».

Ссылка: «Снижение минерального питания растений при повышении уровня CO 2 : физиологические и молекулярные аспекты плохой сделки», Ален Годжон, Океан Кассан, Лиен Бах, Лоуренс Лежай и Антуан Мартин, 3 ноября 2022 г., Тенденции в области растениеводства .
DOI: 10.1016/j.tplants.2022.09.002

Эта работа была поддержана I-Site MUSE , CNRS через междисциплинарную программу MITI PRIME и отделом BAP INRAE.

Углекислый газ
Дата публикации: 2022.11.20