Komorebi是日語單詞，它描述了光線如何穿過樹葉過濾，從而產生了不斷變化的，斑駁的“日照斑點”，說明了植物不斷變化的光照環(huán)境。農作物利用光能通過光合作用將二氧化碳固定在食物中。在《植物學報》的一期特刊中，伊利諾伊大學的一個團隊報告了一種新的數學計算機模型，該模型用于了解在多云和晴天，大豆作物隨著每分鐘的光照變化而努力，損失了多少產量。

伊利諾伊州的博士后研究員Yu Wang表示：“就總產量而言，大豆是第四重要的農作物，但它是全球植物蛋白的主要來源。”王玉領導了這項工作，以實現提高的光合作用效率(RIPE)。“我們發(fā)現大豆植物可能會損失高達13%的生產力，因為它們無法對任何作物領域標準的光強變化進行足夠迅速的調整。聽起來可能不算多，但就全球產量而言“這是巨大的。”

RIPE是一項國際研究項目，旨在改善光合作用，為全世界的農民提供所需的高產作物，以確保每個人都有足夠的食物過上健康，生產性的生活。RIPE由比爾和梅琳達·蓋茨基金會，美國糧食與農業(yè)研究基金會(FFAR)和英國政府國際發(fā)展部(DFID)贊助。

過去的模型僅檢查光強度的每小時變化。在這項研究中，研究小組創(chuàng)建了一個動態(tài)計算射線追蹤模型，該模型能夠預測開花的大豆作物一天中每一分鐘每一葉的光強為毫米。該模型還考慮了兩個關鍵因素：光保護和Rubisco激活酶。

光保護可以保護植物免受陽光傷害。在高光照水平的觸發(fā)下，此過程可以安全地將多余的光能作為熱量消散。但是，當光照水平下降時，光保護可能需要幾分鐘到幾小時才能放松或停止，這使植物的潛在產量蒙受了損失。研究小組評估了41個大豆品種，以找出從誘導到放松光保護的最快，最慢和平均速率。少于30分鐘被認為是“短期的”，更長的時間被認為是“長期的”光保護。

使用此新模型，團隊模擬了伊利諾伊州尚佩恩的晴天和陰天。在晴天，長期的光保護作用是光合作用的最重要限制。在陰天，光合作用受到短期光保護和Rubisco活化酶的限制最大，Rubisco活化酶是一種由光觸發(fā)的輔助酶，可開啟Rubisco將碳固定為糖的作用。

RIPE項目已經開始著手解決大豆和其他農作物(包括木薯，cow豆和水稻)的光保護限制。在2016年，研究小組在《科學》雜志上發(fā)表了一項研究，在研究中，他們增加了與光保護有關的三種蛋白質的水平，從而使模型作物的生產力提高了14-20%。此外，蘭開斯特大學蘭開斯特環(huán)境中心的RIPE小組正在尋找大豆和cow豆中更好形式的Rubisco活化酶。RIPE項目及其贊助者致力于確保全球訪問，并將這些技術提供給最需要它們的農民。

伊利諾伊州卡爾·R·沃斯基因組生物學研究所的艾克尼伯里大學植物生物學和作物科學系主席RIPE主任斯蒂芬·隆說：“這些模型對于發(fā)現障礙和解決方案以實現該作物的全部潛力至關重要。” “我們已經開始解決這些瓶頸并看到了明顯的進步，但是這項研究表明我們仍有改善的空間。”