光合作用的過程構(gòu)成了生命的重要基礎(chǔ)：通過這個系統(tǒng)，植物可以產(chǎn)生生物量——從而產(chǎn)生人類的食物。然而，這一過程并不總是最佳的，從而導(dǎo)致顯著的產(chǎn)量損失。然而，研究人員現(xiàn)在可能已經(jīng)找到了解決這個問題的基因解決方案。
人口的增加和消費者行為的改變將在未來幾十年內(nèi)大大增加對食物的需求。但是如何滿足這種需求呢？為了找到答案，科學(xué)家們越來越多地將注意力轉(zhuǎn)向基因工程解決方案，以使重要的糧食作物更加靈活和高產(chǎn)。由伊利諾伊大學(xué)厄巴納分校的保羅南領(lǐng)導(dǎo)的團隊現(xiàn)在已經(jīng)開始了一個關(guān)鍵過程：光合作用。在這個高度復(fù)雜的過程中，植物利用太陽能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為可用的生物質(zhì)。但并不總是一切都最好。
有問題的能量損失
負(fù)責(zé)RuBisCO二氧化碳固定的蛋白質(zhì)在20%的情況下犯了一個錯誤——它吸收的是氧氣而不是二氧化碳。因此，必須大力處理植物產(chǎn)生的有毒代謝物。這發(fā)生在所謂的光呼吸過程中。問題是：“光呼吸會消耗植物寶貴的能量和資源，否則可能進入光合作用，”南解釋說。結(jié)果，它失去了增長，最終獲得了收益。但是如果這種損失可以減少呢？
這正是南和他的同事們試圖做的：通常，光呼吸的復(fù)雜過程包括發(fā)生在植物細胞中三個不同車廂的一些步驟——沒有一個被認(rèn)為是最浪費的代謝過程。利用基因工程的方法，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)改造了植物，使它們的過程不同，最重要的是，它們更短，更有效。首先，他們測試了哪種基因組修飾最成功，然后在煙草植物模型實驗中納入了最成功的候選植物——一種已經(jīng)在谷物研究中得到驗證的模型植物。
生物量增加了40%
結(jié)果表明，與未修飾的植物相比，優(yōu)化光呼吸的轉(zhuǎn)基因植物在溫室和田間發(fā)育更快。具體來說，他們增長更快，總產(chǎn)量增加了40%左右?？茖W(xué)家報告說，從氣候變化的角度來看，這一成功尤為重要。因為溫度越高，許多植物光合作用的誤差就越大，它們必須做的光呼吸就越多。該組織目前正在研究轉(zhuǎn)移大豆和水稻等糧食作物的有希望的結(jié)果?！拔覀兊哪繕?biāo)是創(chuàng)建更好的工廠，并提供他們所需的工具，讓世界養(yǎng)活農(nóng)民，”共同總結(jié)作者阿曼達卡瓦納說。光合作用的過程構(gòu)成了生命的重要基礎(chǔ)：通過這個系統(tǒng)，植物可以產(chǎn)生生物量——從而產(chǎn)生人類的食物。然而，這一過程并不總是最佳的，從而導(dǎo)致顯著的產(chǎn)量損失。然而，研究人員現(xiàn)在可能已經(jīng)找到了解決這個問題的基因解決方案。
人口的增加和消費者行為的改變將在未來幾十年內(nèi)大大增加對食物的需求。但是如何滿足這種需求呢？為了找到答案，科學(xué)家們越來越多地將注意力轉(zhuǎn)向基因工程解決方案，以使重要的糧食作物更加靈活和高產(chǎn)。由伊利諾伊大學(xué)厄巴納分校的保羅南領(lǐng)導(dǎo)的團隊現(xiàn)在已經(jīng)開始了一個關(guān)鍵過程：光合作用。在這個高度復(fù)雜的過程中，植物利用太陽能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為可用的生物質(zhì)。但并不總是一切都最好。
有問題的能量損失
負(fù)責(zé)RuBisCO二氧化碳固定的蛋白質(zhì)在20%的情況下犯了一個錯誤——它吸收的是氧氣而不是二氧化碳。因此，必須大力處理植物產(chǎn)生的有毒代謝物。這發(fā)生在所謂的光呼吸過程中。問題是：“光呼吸會消耗植物寶貴的能量和資源，否則可能進入光合作用，”南解釋說。結(jié)果，它失去了增長，最終獲得了收益。但是如果這種損失可以減少呢？
這正是南和他的同事們試圖做的：通常，光呼吸的復(fù)雜過程包括發(fā)生在植物細胞中三個不同車廂的一些步驟——沒有一個被認(rèn)為是最浪費的代謝過程。利用基因工程的方法，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)改造了植物，使它們的過程不同，最重要的是，它們更短，更有效。首先，他們測試了哪種基因組修飾最成功，然后在煙草植物模型實驗中納入了最成功的候選植物——一種已經(jīng)在谷物研究中得到驗證的模型植物。
生物量增加了40%
結(jié)果表明，與未修飾的植物相比，優(yōu)化光呼吸的轉(zhuǎn)基因植物在溫室和田間發(fā)育更快。具體來說，他們增長更快，總產(chǎn)量增加了40%左右?？茖W(xué)家報告說，從氣候變化的角度來看，這一成功尤為重要。因為溫度越高，許多植物光合作用的誤差就越大，它們必須做的光呼吸就越多。該組織目前正在研究轉(zhuǎn)移大豆和水稻等糧食作物的有希望的結(jié)果?！拔覀兊哪繕?biāo)是創(chuàng)建更好的工廠，并提供他們所需的工具，讓世界養(yǎng)活農(nóng)民，”共同總結(jié)作者阿曼達卡瓦納說。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！