如何用光合作用提高收成

一個(gè)來(lái)自美國(guó)伊利諾伊大學(xué)、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)在近日出版的《科學(xué)》雜志上刊文稱(chēng)，他們的一項(xiàng)最新研究表明，通過(guò)改造植物中的相關(guān)基因，可以提高植物光合作用效率，增加植物的捕光能力和生物質(zhì)生成，從而增加植物產(chǎn)量。

植物會(huì)對(duì)不同程度的光照和陰影作出適應(yīng)性反應(yīng)，例如，在正午陽(yáng)光直射時(shí)，植物為了保護(hù)自己，會(huì)將某些光能作為熱消散掉。這一保護(hù)機(jī)制名為“非光化學(xué)淬滅”，在遇到強(qiáng)太陽(yáng)光時(shí)能夠迅速啟動(dòng)，但該機(jī)制“恢復(fù)”至自然狀態(tài)的速度則較為緩慢。如果關(guān)閉得不夠迅速，光合作用就不能有效工作。

伊利諾伊大學(xué)的約翰漢尼斯·克羅米迪卡和同事猜測(cè)，如果能對(duì)光合作用的恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行操控，或能帶來(lái)更高的作物產(chǎn)量。研究團(tuán)隊(duì)以煙草為研究對(duì)象，對(duì)參與“非光化學(xué)淬滅”過(guò)程的3個(gè)基因進(jìn)行改造，使這一機(jī)制的關(guān)閉速度加快，這意味著植物可以更快地提升陰影下的光合作用效率。

在光照穩(wěn)定的情況下，改良植物的表現(xiàn)與對(duì)照組類(lèi)似；但是，在光照出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，改良植物的二氧化碳固定能力和光合作用則分別提高了11%和14%。改良植物還有更大的葉面積和高度，其總干重比對(duì)照植物要多14%—20%。

論文作者報(bào)告稱(chēng)，這些改良植物在溫室及野外生長(zhǎng)的結(jié)果類(lèi)似。未來(lái)幾十年，全球人口對(duì)食物的需求將大幅增加，這一研究彌補(bǔ)了光合作用中的“缺陷”，有望帶來(lái)更好的農(nóng)作物收成。研究人員正在對(duì)大米和其他糧食作物進(jìn)行相同的基因改造，希望在這些作物上也能取得類(lèi)似的增產(chǎn)結(jié)果。