光合作用的過程構(gòu)成了生命的重要基?

光合作用的過程構(gòu)成了生命的重要基礎(chǔ)：通過這個(gè)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(gè)問題的基因解決方案。

人口的增加和消費(fèi)者行為的改變將在未來幾十年內(nèi)大大增加對(duì)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?cè)絹碓蕉嗟貙⒆⒁饬D(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(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)開始了一個(gè)關(guān)鍵過程：光合作用。在這個(gè)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(gè)錯(cuò)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(huì)消耗植物寶貴的能量和資源，否則可能進(jìn)入光合作用，”南解釋說。結(jié)果，它失去了增長(zhǎng)，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?cè)噲D做的：通常，光呼吸的復(fù)雜過程包括發(fā)生在植物細(xì)胞中三個(gè)不同車廂的一些步驟——沒有一個(gè)被認(rèn)為是最浪費(fèi)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(cè)試了哪種基因組修飾最成功，然后在煙草植物模型實(shí)驗(yàn)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(yàn)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?cè)鲩L(zhǎng)更快，總產(chǎn)量增加了40%左右?？茖W(xué)家報(bào)告說，從氣候變化的角度來看，這一成功尤為重要。因?yàn)闇囟仍礁?，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(dá)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(gè)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(gè)問題的基因解決方案。

人口的增加和消費(fèi)者行為的改變將在未來幾十年內(nèi)大大增加對(duì)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?cè)絹碓蕉嗟貙⒆⒁饬D(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(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)開始了一個(gè)關(guān)鍵過程：光合作用。在這個(gè)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(gè)錯(cuò)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(huì)消耗植物寶貴的能量和資源，否則可能進(jìn)入光合作用，”南解釋說。結(jié)果，它失去了增長(zhǎng)，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?cè)噲D做的：通常，光呼吸的復(fù)雜過程包括發(fā)生在植物細(xì)胞中三個(gè)不同車廂的一些步驟——沒有一個(gè)被認(rèn)為是最浪費(fèi)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(cè)試了哪種基因組修飾最成功，然后在煙草植物模型實(shí)驗(yàn)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(yàn)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?cè)鲩L(zhǎng)更快，總產(chǎn)量增加了40%左右。科學(xué)家報(bào)告說，從氣候變化的角度來看，這一成功尤為重要。因?yàn)闇囟仍礁?，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。“我們的目標(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(dá)卡瓦納說。

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