隨著全球人口的持續(xù)增長，世界面臨的主要挑戰(zhàn)之一是如何提供滿足社會需求的可持續(xù)能源。生物能源作物作為一種可再生能源受到越來越多的關注，但其生產力尚未完全實現(xiàn)。
在最近發(fā)表在GCB Bioenergy 上的一項研究中，伊利諾伊大學的一個團隊評估了波動光期間生物能源草種光合效率的局限性。
光合作用是植物將陽光轉化為能量的自然過程。植物分為兩種主要類型的光合作用，C3 和 C4。兩種類型之間的區(qū)別在于，C4 植物采用碳濃縮機制 (CCM)，這會增加 Rubisco 酶周圍的二氧化碳濃度。由于這種 CCM，C4 植物往往具有更高的水和氮利用效率。雖然已知在光照波動期間光合效率會降低，但與 C3 植物相比，C4 植物是否面臨更大的效率降低仍然未知。
“我們想知道 C3 和 C4 植物對波動光的反應，因為大田作物經歷的限制因素之一是由于重疊的葉子、風或經過的云層的陰影以及太陽全天變化的角度而改變光，”伊利諾伊州的博士后研究員 Moonsub Lee 說，他領導了一項名為“用超高產能量甘蔗產生的可再生油(ROGUE)”的研究項目。
由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校領導的 ROGUE 正在設計兩種美國產量最高的作物——能源甘蔗和芒草——以創(chuàng)造豐富且可持續(xù)的石油供應，可用于生產生物柴油、生物噴氣燃料和生物產品.ROGUE 得到生物與環(huán)境研究辦公室和美國能源部的支持。
該項目的研究人員旨在通過檢查其葉片氣體交換來評估 C3 和 C4 生物能源草物種在穩(wěn)態(tài)和波動光照條件下的光合性能。他們研究了 12 種不同的生物能源草種，其中 6 種是 C3 種，另外 6 種是 C4。
“總體而言，在波動的光線下，C4 物種比 C3 物種吸收了更多的碳，這兩種類型吸收的碳比基于穩(wěn)態(tài)測量的預期少約 16%，”伊利諾伊州實現(xiàn)提高光合效率的博士后研究員 Ryan Boyd 說(RIPE) 項目，他也為 ROGUE 進行了這項研究。“C4 對波動光的響應存在很多可和自然多樣性，這提供了證據(jù)表明響應波動光的光合作用效率可以提高 C4 生物能源草的生產力。”
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