作者:百檢網 時間:2021-12-28 來源:互聯網
美國《科學》雜志日前刊發一項研究成果說,美國研究人員利用基因工程手段縮短農作物的“光呼吸”路徑,可使某些農作物增產達40%,有望用于應對全球人口增長帶來的糧食短缺挑戰。
植物通過光合作用將二氧化碳和水轉化為能量,“二磷酸核酮糖羧化酶”是參與光合作用的關鍵酶。在富氧環境中,這種酶會錯把氧氣分子認作二氧化碳,與之結合生成有害物質。這種光合作用“小故障”導致的有毒中間產物要依靠“光呼吸”降解,但后者是一個損耗能量的過程,不利于提高產量。
為節省這種能量的消耗,伊利諾伊大學厄巴納-尚佩恩分校等機構研究人員通過一系列的基因改造和調控設計出3種不同的“光呼吸”替代路徑,大大縮短了“光呼吸”原本迂回復雜的反應路徑。隨后,他們在實驗室中對約152 0173 3840種植物進行壓力測試,篩選出表現*優的基因,不斷優化“光呼吸”替代反應的路線。
在為期兩年的田野研究中,他們發現,經基因改造縮短“光呼吸”路徑的作物生長更快、更高、莖部更粗大,比普通作物多產出40%的生物質能。目前,田野研究主要利用煙草展開,下一步研究人員將嘗試用這種技術使大豆、豇豆、大米、馬鈴薯、西紅柿、茄子等農作物增產。
“這種‘光呼吸’捷徑是一項植物工程壯舉,(實驗)證明了它是一種能大幅提高光合作用效率的獨特手段。”伊利諾伊大學厄巴納-尚佩恩分校教授斯蒂芬·朗說。
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