Pěstování zemědělských plodin je v poslední době stále složitější. Stoupající teploty či pokles srážek jsou nejčastějšími komplikacemi. Klimatické změny se týkají v podstatě všech oblastí a přináší s sebou rizika nestabilních výnosů, které mohou znamenat nejenom změny na trhu s komoditami, ale také hrozbu nedostatku potravin v některých částech světa.
Kukuřice je základní potravinou pro miliardy lidí na celém světě, kromě toho je také významnou složkou krmných dávek celé řady hospodářských zvířat a nelze opomenout ani její význam při výrobě biopaliv a dalších produktů. Tak jako u ostatních zemědělských plodin se musí její pěstitelé vypořádat nejen s množícími se omezeními, které souvisí s vlivem jejího pěstování na životní prostředí, ale také s klimatickými změnami, jejichž dopad se nevyhýbá ani kukuřici. Vědci v mnoha institucích se snaží najít řešení, a to nejenom ke zvýšení výnosů.
Měnící se klimatické podmínky znamenají stále větší hrozbu pro globální potravinovou bezpečnost a jedinou cestou, jak se vyhnout nedostatku potravin, je připravit se na tyto změny. Každá rostlina na planetě využívající fotosyntézu, zachycuje oxid uhličitý z atmosféry, ale ne všechny rostliny tak činí stejným způsobem. Rostliny jako pšenice a rýže využívají starší a méně účinný metabolismus C3, zatímco taková kukuřice nebo čirok využívají efektivnější metabolismus C4. Mezi rostlinami s C4 fotosyntézou se nachází řada světově nejdůležitějších plodin k produkci potravin, krmiv pro hospodářská zvířata i biopaliv. Tvoří přibližně 20–25 % produkce na zemědělské půdě. Tyto rostliny bývají velmi dobře přizpůsobené k růstu v horkém a suchém prostředí, které se podobá tomu, jež se očekává v následujících desetiletích.
Hlavním hrdinou tohoto procesu je enzym Rubisco, který je zodpovědný za přeměnu oxidu uhličitého v organické sloučeniny. U rostlin s C4 metabolismem pracuje tento enzym mnohem rychleji a je tolerantnější vůči horku a suchu díky efektivnějšímu využití vody.
Kukuřice se může pochlubit jedním z nejefektivnějších enzymů Rubisco, který ke svému fungování potřebuje méně dusíku. Hlavní otázka, kterou si vědci položili, se týkala toho, co s rostlinou udělá zvýšení koncentrace enzymu v kukuřici. Zjistili, že zvýšením enzymu Rubisco uvnitř kukuřičných buněk, dojde k dalšímu zvýšení produktivity.
Nalezení kukuřice, která bude nejenom poskytovat vysoké výnosy, ale také bude značně přizpůsobivá k očekávaným klimatickým změnám, je stále naléhavějším úkolem. Jelikož se nejedná o snadné úkoly a týká se celého světa, tak se velmi často přistupuje k mezinárodní vědecké spolupráci. Mezinárodní tým vědců zjistil, že mohou zvýšit produktivitu kukuřice, pokud se zaměří na enzym, který je zodpovědný za získávání oxidu uhličitého z atmosféry. Na Australian National University vytvořili transgenní kukuřici, která byla navržena tak, aby produkovala více enzymu Rubisco, který je zapojen do procesu fotosyntézy. Výsledkem jejich snažení jsou rostliny s vylepšenou fotosyntézou a tím pádem i s lepším růstem a produkcí.
V průběhu studie vědci zlepšili asimilaci oxidu uhličitého a produkci biomasy o 15 %, ale také zjistili, že mohou zvýšit zásobu aktivního enzymu Rubisco a dosáhnout ještě lepších čísel. Mimo jiné studie ukazuje na to, že prostor ke zlepšení se najde i u tak produktivních rostlin, jako jsou ty s metabolismem C4. Nicméně, tyto výsledky byly dosaženy ve sklenících, tak je potřeba zjistit, jak to bude vypadat na poli. Proto budou dalším krokem polní pokusy, aby vědci zjistili, jak si bude jimi upravená kukuřice vést v reálných podmínkách. A další otázkou bude, jak se na takovou kukuřici bude dívat veřejnost, která je vůči většině podobných manipulací velice nedůvěřivá.
