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      科學(xué)家通過加速光呼吸將作物產(chǎn)量提高了47％
      
			
      
				2019-04-17 11:37:08
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      當(dāng)Rubisco(世界上最流行的酶)吸收氧分子而不是二氧化碳分子時，大豆和小麥等植物會產(chǎn)生20%至50%的能量循環(huán)有毒化學(xué)物質(zhì)。根據(jù)埃塞克斯大學(xué)科學(xué)家今天在植物生物技術(shù)雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究，植物葉片中常見的天然蛋白質(zhì)的產(chǎn)量增加可使主要糧食作物的產(chǎn)量提高近50%。
      

      科學(xué)家通過加速光呼吸將作物產(chǎn)量提高了47％
      

      這項(xiàng)工作是比爾和梅林達(dá)蓋茨基金會，食品和農(nóng)業(yè)研究基金會以及英國國際發(fā)展部支持的實(shí)現(xiàn)提高光合效率(RIPE)的國際研究項(xiàng)目的一部分。
      

      在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種模型作物，以過度表達(dá)參與回收過程的天然蛋白質(zhì)，稱為光呼吸。經(jīng)過兩年的田間試驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)增加植物葉片中的H蛋白可使產(chǎn)量增加27%至47%。然而，在整個植物中增加這種蛋白質(zhì)阻礙了生長和新陳代謝，導(dǎo)致四周大的植物的大小只有其未改變的對應(yīng)物的一半。
      

      “植物科學(xué)家傳統(tǒng)上使用的是在整個植物中高水平表達(dá)蛋白質(zhì)的啟動子，并且有許多例子表明它非常有效，”主要作者，埃塞克斯的高級研究員Patricia Lopez-Calcagno說。“但對于H蛋白，我們發(fā)現(xiàn)更多并不總是更好地證明當(dāng)我們將這種方法轉(zhuǎn)化為其他作物時，我們需要將蛋白質(zhì)的變化調(diào)整到正確組織中的正確水平。”
      

      以前的研究增加了擬南芥中的H蛋白水平，擬南芥是一種用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的小型模型植物。這是第一次在實(shí)際生長條件下對作物進(jìn)行H蛋白評估。該團(tuán)隊(duì)使用煙草，被廣泛認(rèn)為是植物生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)室老鼠，因?yàn)樗苋菀走M(jìn)行基因工程，并且可以在室外田間試驗(yàn)中快速生長和測試。一旦修改已被證明對煙草有效，同樣的方法可以應(yīng)用于為我們不斷增長的人口提供食物所需的糧食作物。
      

      “現(xiàn)實(shí)情況是，隨著生長季節(jié)溫度的持續(xù)增加，光呼吸引起的產(chǎn)量損失也將增加，”共同作者Paul South說，他是美國農(nóng)業(yè)部ARS博士后研究員，Carl R. Woese基因組生物學(xué)研究所的研究員。伊利諾伊大學(xué)。“如果我們能夠?qū)⑦@一發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為糧食作物，我們可以為農(nóng)民提供能夠生產(chǎn)更多食物的有彈性的植物，盡管溫度壓力會增加。”
      

      接下來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃提高大豆，豇豆(黑眼豆)和木薯這種天然蛋白質(zhì)的含量，木薯是一種熱帶根莖作物，是全世界超過10億人的主食。他們的目標(biāo)是增加全世界農(nóng)民的產(chǎn)量和機(jī)會，特別是撒哈拉以南非洲和東南亞的小農(nóng)。
      

      為了進(jìn)一步提高產(chǎn)量，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這一特性與RIPE項(xiàng)目開發(fā)的其他特性結(jié)合起來，包括科學(xué)報(bào)告的一種方法，通過幫助植物更快地適應(yīng)波動的光照水平，將產(chǎn)量提高20%。
      

      “通過這里描述的個體特性獲得的改進(jìn)，使我們更接近于滿足2050年迫在眉睫的食物需求 - 此外，通過將這一特性與RIPE中的其他成功特征相結(jié)合，我們可以提高本世紀(jì)不斷增長的人口所需的產(chǎn)量增長“首席研究員Christine Raines說，”埃塞克斯的植物分子生理學(xué)教授。“我們致力于盡快開發(fā)這些可持續(xù)技術(shù)，并確保最需要它們的農(nóng)民和社區(qū)能夠全球獲取。”
      
			

			
        
      
			
      
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