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科学家修补光合作用毛刺使植物生长40%

更新:2019-11-09 编辑:悦彩票网 来源:@Anson@SEO@ 热度:5640℃

你喜欢呼吸的@Anson@SEO@所有氧气都不会在大气中神奇地出现。地球是宜居的,因为全球各地的植物都会将氧气作为光合作用的副产品抽出来,而且其中一些也会成为美味的粮食作物。然而,尽管进化精细很多,但光合作用并不完美。伊利诺伊大学的科学家们已经努力纠正光合作用的缺陷,这可以使作物产量提高40%。

新研究的核心是植物中称为光呼吸的过程,它不是光合作用的一部分,而是光合作用的结果。像许多生物过程一样,光合作用在100%的时间内都不能正常工作。事实上,光合作用的主要反应之一只有约75%有效。由于效率低下,工厂正在进行改变。

在光合作用中,植物吸收水和二氧化碳并加工成糖(食物)和氧气。植物不需要氧气,因此被驱逐出去。令人高兴的是,我们确实需要氧气,我们呼出二氧化碳。

新研究中提到的问题是一种叫做核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶-氧化酶(RuBisCO)的酶。该蛋白质复合物将二氧化碳分子附着于核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。多年来,地球大气层已经变得更加氧化,这意味着RuBisCO必须应对更多与二氧化碳混合的氧分子悦彩票网。大约四分之一的时间,RuBisCO误捕获氧分子,这会对植物产生影响。

科学家DonOrt@Anson@SEO@(右),PaulSouth(中)和AmandaCavanagh(左)研究如何在真实条件下,它们的植物经过修饰以绕过光呼吸,与未经修饰的植物相比。

当RuBisCO拧紧时,植物会留下有毒的副产品,如乙醇酸和氨。处理这些化合物需要能量(通过光呼吸),这会增加光合作用效率低下的能量损失。该研究的作者指出,大米,小麦和大豆都会受到这种干扰,RuBisCO随着温度的升高变得更加准确。这意味着随着全球变暖变得更加严重,粮食供应可能会下降。

该修复程序是一项名为“实现提高光合效率(RIPE)”的计划的一部分,它依赖于引入可改善生长的新基因。通常,光呼吸通过三个不同的细胞器通过迂回而复杂的路径。它消耗ATP(细胞的能量货币)应该使植物变得更大更强。RIPE专注于使光呼吸更快,更节能。

研究小组利用新的遗传序列开发了三种替代途径。他们优化了1,700种不同植物的这些途径,以确定最佳方法。在两年的时间里,研究人员使用改良的烟草植物测试了这些序列。这是一种科学上的常见植物,因为它的基因组非常容易理解。

这些植物的生物量比未经修饰的植物多40%。这表明更有效的光呼吸途径为植物节省了相当大的能量,而不是生长。下一步是将基因纳入粮食作物,如大豆,豇豆,大米和西红柿。

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