Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Illinois - bao gồm nhà khoa học Paul South của USDA / ARS, nhà khoa học Don Ort của USDA / ARS (phải), và Amanda Cavanagh (trái)

Một vấn đề trong nông nghiệp đó là rất nhiều loại cây trồng tạo ra một loại hỗn hợp thực vật-độc trong quá trình quang hợp thay vì hấp thụ các-bon để sinh trưởng. Loại hỗn hợp thực vật-độc này sau đó được tái chế thông qua một quá trình gọi là quang hô hấp (photorespiration).

Các nhà nghiên cứu tại ĐH Illinois đã khám phá ra một protein chìa khóa trong quá trình quang hô hấp mà họ nói có thể được vận dụng để tăng năng suất cây trồng.

“Quang hô hấp rất thiết yếu cho thực vật C3, ví dụ như lúa và đậu nành, nhưng hoạt động cần tiêu thụ một lượng khổng lồ các-bon cố định và năng lượng,” Don Ort, một nhà khoa học USDA/ARS và là giáo sư về sinh học thực vật tại ĐH Illinois phát biểu trong một thông cáo báo chí. “Chúng tôi đã nhận thấy quá trình quang hô hấp là một mục tiêu căn bản để cải thiện hiệu quả quá trình quang hợp, cũng như là một chiến lược để cải thiện sản lượng mùa màng. Thành công tái cơ cấu quang hô hấp đòi hỏi hiểu biết sâu sắc về quá trình này, trong đó hiểu biết về các bước vận chuyển là còn hạn chế nhất.”

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra protein thực vật Bile Acid Sodium Symporter 6, hay BASS6, vận chuyển sản phẩm glycolate độc ra khỏi lục lạp (chloroplast) nơi mà nó được tái chế thành một phân tử đường hữu ích. Những phân tử hữu ích này được gọi là glycerate, chúng làm giảm CO2 và các chất Amoniac có hại trong khi tiêu phí năng lượng.

Từ rất lâu chúng ta đã biết rằng lục lạp của thực vật xuất ra 2 phân tử glycolate để thu lại một phân tử glycerate, tuy nhiên, phương trình hóa học này không có tác dụng gì cho đến tận khi ta phát hiện ra chức năng của BASS6.

“Cho đến thời điểm hiện tại, chúng ta đang thử nghiệm để tạo ra một lối tắt để tránh đi tất cả các bước không cần thiết trong quá trình quang hô hấp ,” Paul South, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ USDA/ARS tại viện Carl R.Woese về Gen sinh học tại Illinois. “Chúng ta đang xây dựng một lối tắt để đẩy nhanh quá trình biến glycote thành glycerate thay vì để BASS6 và PLGG 1 làm điều đó. Một trong những lợi ích của lối tắt này đó chính là thực vật không sản sinh ra Amoniac, vậy chúng sẽ không còn phải dành nhiều năng lượng để phục hồi lại Amoniac"

Nghiên cứu này được xuất bản trên báo Plant Cell.

“Chúng ta có thể cung cấp lương thực cho khoảng 200 triệu người với số calo bị lãng phí trong quá trình quang hô hấp mỗi năm ở vùng Trung Tây Hoa Kỳ (Midwest),” Berkley Walker, ĐH Dusseldoft nói. “Trong khi chúng ta không thể thu lại tất cả sản lượng, chỉ 5% chỗ năng lượng bị lãng phí trong quá trình quang hô hấp có thể đáng giá hàng triệu đô la mỗi năm”.