دانشمندان راه حلی کشف کرده‌اند که به‌دنبال آن گیاهان رشد سریع‌تری پیدا کرده و محصولات کشاورزی با سرعت بیشتری تولید شوند. نتیجه‌ی این مطالعه که در ژورنال Nature Communications منتشر شد، به‌عنوان بخشی از پروژه‌ی بین‌المللی افزایش بازدهی فتوسنتزی یا RIPE عنوان شده است. این پروژه به مدیریت کاتارزینا گلاسکا، فعال در مقطع پسادکترای موسسه‌ی زیست‌شناسی دانشگاه ایلینوی رهبری می‌شود. او با تیم پژوهشی همراهش روی گیاه توتون مطالعاتی انجام دادند و در نهایت موفق به اصلاح ژنی شدند که به‌دنبال آن سطح پروتئین فتوسنتز (PsbS) موجود در ساختار گیاه افزایش پیدا می‌کند.

افزایش پروتئین PsbS باعث بسته شدن منفذ تنفسی گیاه می‌شود. منفذ تنفسی گیاه در واقع روزنه‌های ریزی روی برگ‌ها هستند که به دی‌اکسیدکربن اجازه‌ می‌دهند تا طی فرآیند فتوسنتز وارد ساختمان گیاه شود. در این میان، آب موجود در گیاه هم هم‌زمان فرصت فرار پیدا می‌کند. چنانچه این منافذ تا حد کمی باز باشد، گیاه توتون آب کم‌تری از دست خواهد داد.

به غیر از مقدار دی‌اکسیدکربن، عوامل دیگری مانند رطوبت اطراف، کیفیت و کمیت نور دریافتی هم می‌توانند روی باز یا بسته شدن منافذ تنفسی گیاه تاثیر بگذارد. میزان پروتئین PsbS نوعی سیگنال برای نور اطراف است. از این رو وقتی سطح این پروتئین افزایش پیدا می‌کند، این پیام به گیاه مخابره می‌شود که نور کافی برای فتوسنتز وجود ندارد و همین امر باعث بسته شدن منافذ تنفسی گیاه می‌شود؛ در نهایت، هدر رفت آب به میزان ۲۵ درصد کاهش پیدا می‌کند و گیاه می تواند با مصرف آب کم‌تری دی‌اکسیدکربن دریافت کند. گلاسکا در یک نشریه‌ی مطبوعاتی توضیح می‌دهد: گیاهان در حالت عادی بیشتر از نیاز خود آب مصرف می‌کنند اما موضوع فقط این نیست. وقتی اصلاح ژنتیکی بر روی ساختار گیاهان صورت می‌گیرد، کم‌تر از حد معمول خود آب مصرف خواهند کرد و رشد آن‌ سریع‌تر خواهد بود.

پروتئین PsbS در تمام گیاهان وجود دارد؛ از این رو این آزمایش می‌تواند به غیر از توتون بر روی گیاهان دیگر هم انجام شود. برای اثبات این موضوع، تیم تحقیقاتی تلاش می‌کند تا راندمان آبی محصولات غذایی را بهبود بخشد و بازدهی گیاه را در زمان کاهش آب دریافتی بررسی کند. RIPE اولین پروژه‌ای نیست که سعی در بهبود بهره‌وری محصول داشته است. سال گذشته محققان آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربر در نیویورک با استفاده از روش اصلاح ژنی کریسپر  روی افزایش بازدهی گیاه گوجه‌فرنگی پژوهش‌هایی انجام دادند. در سال ۲۰۱۵ هم شرکت دوپونت با استفاده از روش کریسپر به بهبود ژنتیکی گیاه ذرت و گندم پرداخت. در پروژه‌ی RIPE تغییر رفتار گیاه بیشتر از تغییر در شکل و اندازه‌ی آن ارجحیت دارد.

یوهانس کرومیدیک، از دیگر پژوهشگران این پروژه در همان نشریه‌ی مطبوعاتی گفته است: ساخت گیاهانی که مصرف آب در آن‌ها بهینه باشد، بزرگ‌ترین چالش دانشمندان گیاه‌شناسی در حال و آینده است. بحث‌های مداومی در خصوص تاثیر تغییرات ژنتیکی بر سلامت مواد غذایی وجود دارد؛ بدون شک این تغییرات در روندی پیش خواهد رفت تا در آن بهبود کیفیت مواد غذایی هم حاصل شود.