基因工程改造使他們能夠人工提高實(shí)驗(yàn)植物的光合作用

“更有效的綠色”——植物研究人員成功地做了一些驚人的事情：基因工程改造使他們能夠人工提高實(shí)驗(yàn)植物的光合作用。因此，他們實(shí)現(xiàn)了超過15%的生物量產(chǎn)量增長。研究人員說，這個(gè)概念可能適用于許多作物。產(chǎn)量大幅度增加似乎是可能的。

光合作用的重要性至關(guān)重要：通過這一過程，植物將陽光轉(zhuǎn)化為生命的能量載體，并釋放出額外的氧氣。它們從水、二氧化碳和光能中產(chǎn)生富含能量的物質(zhì)，這些物質(zhì)構(gòu)成了食物鏈的基礎(chǔ)，也保護(hù)了人類的營養(yǎng)。因此，水稻、玉米和鈷為我們提供能源，人口持續(xù)增加。專家警告說，旗桿的末端將很快到達(dá)。傳統(tǒng)作物產(chǎn)量的增加無法與預(yù)期的人口增長相抗衡。一些科學(xué)家說，只有綠色基因工程才能再次提高產(chǎn)量。

基于

伊利諾伊大學(xué)的斯蒂芬龍的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)著手研究植物的光合作用是否可以人工增加。它們的出發(fā)點(diǎn)實(shí)際上并不是光合作用本身，而是一種保護(hù)機(jī)制：如果植物獲得太多的光，它們可能會(huì)被破壞。因此，在這種情況下，他們提出了一種保護(hù)機(jī)制，通過將光合系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量來防止光合系統(tǒng)產(chǎn)生過多的輻射能。這種保護(hù)機(jī)制被稱為“非光化學(xué)猝滅”(NPQ)。

然而，根據(jù)研究人員的說法，它在NPQ是一個(gè)相對(duì)惰性的系統(tǒng)：即使在強(qiáng)烈的輻射下，它也能工作，并且它的光子晶體會(huì)在很長一段時(shí)間后減少工廠，即使例如云突然變暗。現(xiàn)在，科學(xué)家們找到了一種方法，可以加速從NPQ輻射防護(hù)到陰影下更多光合作用的轉(zhuǎn)化過程。

據(jù)他們報(bào)道，植物中有三個(gè)基因或其蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)NPQ輻射防護(hù)。為了測試通過影響這些基因可以達(dá)到的效果，他們生產(chǎn)了轉(zhuǎn)基因煙草植物，其中這三個(gè)基因的活性被人工提高。然而，研究人員強(qiáng)調(diào)，在這種情況下，煙草僅被用作模型植物，因?yàn)樗梢院苋菀椎剡M(jìn)行基因改造和培育。

顯示

可以顯著提高產(chǎn)量。

對(duì)這些植物的檢查表明，這三個(gè)基因活性的增加實(shí)際上導(dǎo)致了NPQ輻射防護(hù)更快地切換回陰影中改善的光合作用。通過這種方式，溫室和田間實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)暴露在不斷變化的光照條件下時(shí)，植物獲得了更高的整體性能。

科學(xué)家報(bào)告說，最終，光合性能的提高使生物量產(chǎn)量增加了15%到20%。正如他們解釋的那樣，光合作用的一半通常發(fā)生在陰涼處，因此加速轉(zhuǎn)換機(jī)制可以提供如此強(qiáng)大的積極效果。

雖然不清楚其他植物是否也能從這個(gè)概念中受益，但研究人員仍然充滿信心：“我們正在修改的分子過程是光合植物的基礎(chǔ)。因此，我們希望在其他作物中提供類似的產(chǎn)量增加，”加州大學(xué)伯克利分校的合著者克里希納尼約吉說。

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