設計更高產的玉米能夠應對未來的氣候

一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)，他們可以通過靶向負責從大氣中捕獲二氧化碳的酶來提高玉米生產力。

玉米或玉米是世界上數(shù)十億人的主食，每年種植的玉米比稻米或小麥多。在澳大利亞，玉米具有所有大田作物最廣泛的地理分布，但與小麥或大米相比仍然是一個小作物。然而，它是一種作物，具有成為未來糧食和燃料作物的所有關鍵要素。

“我們開發(fā)了一種轉基因玉米，旨在生產更多的Rubisco，這是光合作用中的主要酶，其結果是植物具有改善的光合作用，從而增長。這可能會增加對極端生長條件的耐受性，”首席研究員Robert博士說。來自澳大利亞國立大學(ANU)領導的ARC轉化光合作用卓越中心的Sharwood。

“在作物受到預期的氣候變化條件影響之前，迫切需要提供新的高產和高度適應的作物物種。這些條件將增加對全球糧食安全的威脅，而為此做準備的唯一方法是通過國際研究合作。“

地球上的每一株植物都利用光合作用從大氣中捕獲二氧化碳，但并非所有植物都以同樣的方式捕獲二氧化碳。像小麥和水稻這樣的植物使用古老的，效率較低的C3光合作用路徑，而玉米和高粱等其他植物則使用效率更高的C4路徑。

C4植物包括一些世界上最重要的食物，飼料和生物燃料作物，占地球陸地生產力的20-25%。這些植物特別適合在炎熱和干燥的環(huán)境中茁壯成長，例如預計在未來幾十年中更為普遍的環(huán)境。

這一過程的核心是Rubisco，它是光合作用的主要酶，負責將CO2轉化為有機化合物。在C4工廠中，Rubisco的工作速度更快，并且通過更好的水利用效率，它們更耐熱和干旱。

“玉米是最有效的Rubiscos之一，它們需要更少的氮來工作。所以，我們的主要問題是，如果我們增加玉米中的Rubisco含量，它會對植物有什么作用?我們發(fā)現(xiàn)通過在玉米細胞內增加Rubisco “我們的作物生產力得到提高，”來自康奈爾大學附屬學生博伊斯湯普森研究所的共同研究員大衛(wèi)斯特恩說。

這是一個非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因為它表明即使在生產力較高的C4作物物種中也存在改進的空間。

“在我們的研究中，我們將二氧化碳同化和作物生物量提高了15%，但現(xiàn)在我們知道我們還可以增加活躍的Rubisco池，這些數(shù)字會增加甚至更高，”Sharwood博士說。

“我們的下一步是進行田間試驗，了解我們的玉米在真實田間條件下的表現(xiàn)。我們已經在溫室和櫥柜條件下對它們進行了測試，但現(xiàn)在我們需要進入下一階段，”Sharwood博士說。

該研究發(fā)表在Nature Plants上。

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