Snabbare fotosyntes, högre skörd

Trots det ökande överflödet av koldioxid i vår atmosfär är de flesta växter förvånansvärt ineffektiva på att omvandla det till socker under fotosyntesen. Alger gör dock detta mycket effektivt, tack vare en proteinstruktur som kallas pyrenoiden – och Martin Jonikas ’04 tror att denna understuderade cellulära arbetshäst kan förändra livsmedelsproduktionen.

Konstruera en pyrenoid till grödor som ris och vete kan öka deras kolupptag och öka avkastningen med så mycket som 60 %, säger Jonikas, biträdande professor i molekylärbiologi vid Princeton University och mottagare av 2020 års Vilcek-pris för kreativt löfte i biomedicinsk vetenskap , som erkänner enastående invandrare i början av karriären i USA.

Eftersom fotosyntes spelar en avgörande roll i planetens kolcykel, kan pyrenoider också kunna bidra till att lösa andra problem som vi står inför inom hållbarhet, inklusive klimatförändringar, säger han.

VILCEK STIFTELSEN

Vid åtta år gammal kom Jonikas till USA från Frankrike med sin geofysikermor och datavetarfar när den förstnämnde började på UC Berkeley-fakulteten. Vid MIT tog han sin kandidatexamen i flygteknik, men en molekylärbiologikurs med professor (nu emerita) JoAnne Stubbe inspirerade honom att byta fält. Hon öppnade mina ögon för verkligheten att de mest fantastiska maskinerna på jorden är levande organismer. Jag var fast! han säger.

Han fortsatte med att doktorera i biokemi och molekylärbiologi vid UC San Francisco, där han blev fascinerad av fotosyntetiska organismer samtidigt som han arbetade med rådgivare inklusive Jonathan Weissman, PhD '93, som sedan har gått med i MIT-fakulteten. År 2010 hade Jonikas sitt eget labb vid Carnegie Institution for Sciences institution för växtbiologi. Sex år senare flyttade han till Princeton, där hans team fokuserar på sötvatten, encelliga algen Chlamydomonas — allmänt känd som Chlamy bland växtbiologer. ( Sammy the Chlamy är en av tre musikvideor som hans labb har producerat med låtskrivaren Jonathan Mann för att lära barn om fotosyntes.)

Förutom att reda ut pyrenoidernas molekylära sammansättning har hans team skapat ett bibliotek på 60 000 Chlamydomonas mutanter – den första i sitt slag för en encellig fotosyntetisk organism. Forskare inom andra områden kommer att kunna använda det som en resurs för arbete som också kan öka skördarna.

I slutändan, om vårt mål som civilisation är att producera mer mat med färre resurser, är alla dessa tillvägagångssätt värda att följa, säger Jonikas.

Dölj