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'涡轮增压'玉米穗的光合作用产量
来源:生物帮 发布时间:2018-10-23

来自博伊斯汤普森研究所(BTI)和康奈尔大学的科学家们推出了一种名为RuBisCO的碳渴望酶来增强玉米的光合作用。根据10月1日“自然植物”的最新研究,这一发现有望成为提高农业效率和产量的关键一步。增加的RuBisCO有助于玉米在光合作用过程中使用的生物机器将大气中的二氧化碳纳入碳水化合物中。

“每个代谢过程,如光合作用,都相当于交通信号灯或减速带,”植物生物学家大卫斯特恩说,他是康奈尔大学附属的BTI总裁。“RuBisCO通常是光合作用的限制因素。随着RuBisCO的增加,这种众所周知的减速带降低,从而提高了光合效率。”

RuBisCO确实有一个正式的科学名称。它是核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶,一种有助于将二氧化碳转化为糖的酶。斯特恩说,人们普遍认为它是地球上最丰富的酶。

但对于商业农业和玉米C4(四碳化合物)光合作用系统的世界,RuBisCO工作缓慢。

BTI的研究人员发现了一种过度表达RuBisCO Assembly Factor 1或RAF1的关键伴侣酶的方法,以帮助制造更多的RuBisCO。

“它需要其他蛋白质的帮助来组装自己,”主要作者,植物生物学领域的康奈尔博士候选人Coralie Salesse说。

通过伴侣酶,科学家实际上降低了不同的减速带 - 限制了RuBisCO可以达到正确生物结构的速度,导致植物积累更多的速度。

Salesse说,RuBisCO如何组装的确切机制多年来一直是个谜,直到RAF1和RAF2蛋白被发现。

Salesse在澳大利亚国立大学的Robert Sharwood和Florian Busch实验室以及伊利诺伊大学的Steven Long实验室进行了研究。Salesse发现,增加RuBisCO会使温室种植的植物更快地开花,长得更高并产生更多的生物量。

“玉米是一种重要的土地和能源密集型作物,减少对环境的影响很重要。就在这个国家,玉米种植面积约为9000万英亩,近年来生产了近150亿蒲式耳,”斯特恩说。康奈尔植物生物学兼职教授。他解释说,每英亩增加生物量有不同的方法,包括促进光合作用,这可以增加每穗玉米的重量,从而增加每英亩的产量。

斯特恩指出,根据这一发现,同样的方法可能有望提高其他C4作物的产量,如高粱和甘蔗。

“当我们从温室搬到田里时,我们希望最终能够观察到生产品种的增长和产量增加,”他说。“涡轮增压RuBisCO有可能为玉米植物成熟和生产生物质的能力提供深远的影响,尤其是当与其他方法结合使用时。”


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