Перепроектирование фотосинтеза для устойчивого удовлетворения глобального спроса на продовольствие и биоэнергию

Производительность сельскохозяйственных культур в мире перестала расти, тогда как рост численности населения, повышение благосостояния и требования по использованию биотоплива усиливают нагрузку на сельское хозяйство. Между тем расширение площади пахотных земель конкурирует с не менее важными задачами обеспечения глобальной устойчивости и охраны окружающей среды. Решение этого надвигающегося сельскохозяйственного кризиса станет одной из величайших научных проблем ближайших десятилетий, а успех потребует значительных улучшений на многих уровнях. Мы утверждаем, что повышение эффективности и продуктивности фотосинтеза у сельскохозяйственных растений будет необходимым условием решения этой масштабной задачи. В настоящей работе рассматривается широкий спектр возможных вариантов перепроектирования растительных систем на различных уровнях, направленных на повышение урожайности за счёт улучшения эффективности и результативности фотосинтеза. Эти варианты включают как относительно простые изменения, осуществимость которых уже подтверждается предварительными данными, так и масштабные перепроектирования, пока имеющие лишь концептуальный характер, но потенциально реализуемые благодаря новым достижениям синтетической биологии. Хотя некоторые предлагаемые варианты неизбежно столкнутся с препятствиями, требующими поиска альтернативных подходов, эти усилия должны привести к новым открытиям и техническим достижениям, которые окажут существенное влияние на решение глобальной проблемы продуктивности сельскохозяйственных культур и производства биоэнергии.