Ökad kunskap kan bidra till att lösa framtidens matproduktion

Jordens växande befolkning och klimatförändringar kräver förbättrade men också nya grödor för att möta kraven på en ökad livsmedelsproduktion. Forskningscentret Design av fotosyntes för framtidens matproduktion arbetar för att öka växters fotosynteskapacitet och öka jordbruksgrödors avkastning.

Skördeavkastningen måste öka med 100 procent fram till 2050 för att möta den globala befolkningens framtida matbehov. Fotosyntesen är grundläggande för allt liv på jorden och Sverige har en mycket stark tradition inom fotosyntesforskning. Att öka effektiviteten hos fotosyntesen är en lösning på livsmedelskrisen som utforskas via Design av fotosyntes för framtidens matproduktion. Forskningscentrets långsiktiga mål är att positionera Sverige som ledande inom fotosyntesforskning.
Ambitionen är att bidra till att lösa livsmedelssäkerhetsfrågan som är en akut jordbrukskris och en av de mest angelägna frågorna i dagens samhälle, kopplat till FN:s Agenda 2030-mål om ingen hunger. Forskningsprojektet har beviljats långsiktig SSF-finansiering och attraherar forskare från stora delar av världen.

Meningsfull forskning med viktigt syfte
Alexis Brun har en examen i biokemi med fokus på kromatografi och reningstekniker från universitetet i franska Montpellier, och har doktorerat på växters järnfysiologi och nya former av ljusinducerad järnöverskottstolerans. Sedan ett år tillbaka är han anställd som postdoc vid Umeå universitet inom ramen för Design av fotosyntes för framtidens matproduktion.
– Jag är knuten till ett grupprojekt med fokus på fotosyntesens transkriptionsreglering och dess tidiga etablering. Ögonblicket när plantan börjar växa ovan jord är en av många utmaningar som växter står inför, säger Alexis Brun.
Han sökte sig till projektet eftersom han ville delta i ett utmanande och stimulerande internationellt forskningsprojekt med ett tydligt syfte och mål.
– Det är intellektuellt utmanande och vi har all den utrustning vi behöver för att bedriva högkvalitativ forskning. Forskningen känns dessutom otroligt meningsfull, säger Alexis Brun.
För Anna Karlsson, som har en examen i industri- och miljöbioteknik från KTH och är doktorand knuten till projektet, har miljö och hållbarhet i allmänhet och fotosyntesen i synnerhet länge varit ett stort intresse.
– Växter, alger och cyanobakterier använder solljuset för att omvandla vatten och koldioxid till socker och syre. Specifikt cyanobakterier är intressanta eftersom de fixerar CO₂ effektivare och saknar många negativa regleringspunkter, och därmed har en fotosyntes som är produktivare. Vi vill föra över deras sätt att fungera till växter, vilket kan leda till större skördar, säger hon.

Banbrytande proteomikmetoder
– Jag studerar proteinreglering genom att utveckla och tillämpa banbrytande proteomikmetoder för växter och cyanobakterier. Dessa organismer anpassar sig till miljön genom reglering av proteiner. Med hjälp av proteomik kan vi screena för att upptäcka tidigare okända mekanismer, säger Anna Karlsson, som har kommit halvvägs i sitt doktorandarbete och uppskattar möjligheten att ingå i ett sammanhang med forskarkollegor från stora delar av världen samt att få bidra till att lösa utmaningen med framtidens livsmedelsförsörjning.
– Jag sökte mig till det här forskningsprojektet eftersom jag ville utvecklas inom syntetisk biologi. Expertisen inom cyanobakterier och möjligheten att ägna mig åt banbrytande pionjärforskning med ett tydligt syfte fick mig att vilja ansluta till Design av fotosyntes för framtidens matproduktion, säger Bruno Rojas, som har en doktorsexamen från Argentina, med fokus på regleringen av enzymer från växters centrala kolmetabolism.

Biologisk information för ökad tillväxt
Han har tidigare arbetat med genetisk modifiering av olika växtarter för att förbättra dess agronomiska egenskaper, och ingår i en grupp som utformar syntetiska biologiska strategier för att förbättra koldioxidfixeringen i växter. Han använder avancerade tekniker för att kartlägga nya interaktioner och molekylära interaktioner. Målsättningen är att överföra den biologiska informationen till cyanobakterier och grödor för ökad tillväxt och bioproduktion.
– Vi använder oss bland annat av AI och masspektrometri för att få biologisk information. Det innebär att vi verkligen utmanar gränserna för vad man kan åstadkomma genom att kombinera vår samlade kompetens med innovativa teknologier, säger Bruno Rojas.