مؤخرًا، نشرت مراجعة علمية في مجلة Cell تستعرض الطرق المحتملة لمواجهة تحديات الأمن الغذائي العالمي من خلال تحسين كفاءة التمثيل الضوئي لدى النباتات. أعدت هذه المراجعة مجموعة من أساتذة University of Illinois بالتعاون مع باحثين من ثمانية مؤسسات شريكة.

تراجع المراجعة التقدم المحرز خلال العقد الماضي في هذا المجال، وتقيم عدة استراتيجيات بيولوجية لرفع كفاءة التمثيل الضوئي. يرى الباحثون أن التمثيل الضوئي، باعتباره العملية الأساسية التي تحول النباتات الضوء الشمسي إلى طاقة، فإن تحسين كفاءته يعد أمرًا حاسمًا لزيادة إنتاجية المحاصيل. يندرج هذا البحث ضمن مشروع دولي يُدعى "Realizing Increased Photosynthetic Efficiency" (RIPE).

تركز المراجعة على عدة اتجاهات رئيسية للتحسين. أحدها هو تعديل إنزيم يُدعى Rubisco، الذي يقوم بتثبيت ثاني أكسيد الكربون، لكنه أحيانًا يؤدي إلى عملية التنفس الضوئي المستهلكة للطاقة. تشمل الحلول المحتملة استخدام تقنيات التطور المخبري لتحسين الإنزيم، أو تعديل هيكل النبات لزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون حوله. اتجاه آخر هو تحسين التقاط الضوء واستخدامه، مثل تعديل زاوية الأوراق وتوزيع الكلوروفيل للسماح باختراق الضوء بشكل أكثر توازنًا داخل مظلة المحصول.

تشكل هذه المراجعة تلخيصًا للإنجازات الحالية، وتهدف إلى دفع المجتمع البحثي لمواصلة التركيز على جدوى وأهمية تحسين التمثيل الضوئي لتطوير المحاصيل.