Одним из перспективных направлений в области повышения эффективности роста растения является углеродное питание. Гертруда Крафт , Дэвид О'Хара , Карл Дженсон предположили, что определённые транспортные системы, расположенные в клетках корня, способствуют быстрому переносу углекислого газа через мембраны. В исследованиях упоминается Фермент карбоангидраза-как катализатор процесса гидратации 𝐶𝑂₂, помогая формировать бикарбонаты, облегчающие прохождение газа через клеточные структуры, обеспечивая клетки дополнительным «строительным материалом».
Наиболее интересны для нас следующие процессы: стимулирование образования карбоангидразы в корневой системе , транспорт углекислого газа к клеткам растения и параллельная гидратация 𝐶𝑂₂ в вегетативную часть из воздуха и в корень растения из почвы. Эти процессы рассмотрим отдельно.
Почва - главный поставщик 𝐶𝑂₂ в растение . Миллиарды организмов выделяют углекислый газ, перерабатывая органику. Стимулируя рост популяций организмов, в первую очередь, червей мы значительно повышаем концентрацию 𝐶𝑂₂, снижая долю воздуха. Корень реагирует увеличением выработки карбоангидразы, чтобы компенсировать гипоксию, ускоряя превращение 𝐶𝑂₂ в бикарбонат. Чем больше площадь корня, тем больше фермента выработается для гидратации 𝐶𝑂₂. О стимулировании корня мы говорили ранее. Черви образуют гумусовые кислоты, снижая рН. кислая среда усиливает накопление протонов (𝐻⁺), на подавление которых также активируется карбоангидраза. Многие бактерии и грибы, живущие в симбиозе с корнями, усиливают производство фермента. Бактерии семейства Rhizobium, присутствующие на корнях гороха и других бобовых способны не только фиксировать азот, но и стимулировать работу карбоангидразы, облегчая усвоение 𝐶𝑂₂ и формирование соединений, используемых для синтеза аминокислот и нуклеиновых кислот
Обеспечив условие сбора СО2(простимулировав рост площади корня и выработку карбоангидразы в почве)Помним,что часть этих материалов сразу же используется корнем для деления клеток и дальнейшего развития корневой(логистической системы)Теперь нам нужно транспортировать материалы к месту строительства. На этом этапе растение потратит значительную энергию и многое зависит от пропускной способности ксилемы. Ксилема состоит из мертвых клеток и не имеет мембран. Успех транспортировки зависит от физического размера -площади сечения ксилемных сосудов (по-сути толщины ствола) , отрицательного транспирационного давления и активности белков-переносчиков, включающих аквапорины, карбоангидразы, анионные транспортёры и специализированные белки фотосинтеза(рубиско и фосфатазы). Это самый важный этап, т.к. на этапе рассады часто снижается активность этих белков из-за недостатка света,нарушения температурного диапазона(20-28), перелива или пересушивания . Толстый коренастый ствол - индикатор правильно организованного транспорта