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蓝绿藻有望帮助提高粮食作物产量

2019-11-15 68藻类

蓝绿藻有望帮助提高粮食作物产量。澳大利亚国立大学(ANU)的科学家们已经将微型碳捕获引擎从蓝藻转化为植物,这一突破有望帮助提高小麦、豇豆和木薯等重要粮食作物的产量。

来自澳大利亚国立大学的首席研究员Ben Long博士说,这一发现是在改善作物将二氧化碳、水和阳光转化为能量的方式上的重大飞跃,这个过程被称为光合作用,是作物产量的主要限制之一。

蓝绿藻有望帮助提高粮食作物产量

“我们第一次插入小隔间从蓝藻——通常被称为蓝绿藻植物,形成一个系统的一部分,可能导致植物生长和产量增加60%,”来自澳大利亚国立大学生物研究学院Ben Long博士说,其工作得到了国际实现提高光合效率(成熟)联盟的资助。

这些隔间被称为羧基,是蓝藻细菌高效地将二氧化碳转化为高能量糖类的原因。

研究内容

Long博士说:“到目前为止,在植物中植入羧基还只是科幻小说的内容,而我们花了五年多的时间才做到这一点。”

“我们试图通过模仿数百万年前发现的一种解决方案,将涡轮增压的碳捕获引擎植入植物体内。蓝藻是现代植物叶绿体的祖先,是植物自己制造食物的绿色隔间。”

Rubisco是一种负责从大气中固定二氧化碳的酶,它反应缓慢,而且很难区分二氧化碳和氧气,导致能量的浪费。

Long博士说:“与农作物不同,蓝藻利用所谓的‘二氧化碳浓缩机制’将大量的气体输送到它们的羧基体中,在那里它们的Rubisco被封装起来。”

“这一机制加快了二氧化碳转化成糖的速度,并将与氧气的反应降至最低。”

蓝藻体内的Rubisco酶可以捕获二氧化碳并生成糖类,其速度是植物中Rubisco的三倍。

计算机模型显示,利用这一机制提高植物的光合作用将导致植物生长和产量的大幅增加。

后续研究

Long博士说:“蓝绿藻有望帮助提高粮食作物产量,我们还有很多工作要做,但在烟草植物上实现这一目标是绝对必要的一步,这向我们表明,我们可以期待在未来看到具有功能的二氧化碳浓缩机制的作物,从而产生更高的产量。”

来自澳大利亚国立大学生物研究学院的Dean Price教授说,这一发现为提高全球农作物产量和环境恢复力提供了一个有前景的长期战略。

“如果我们想要养活不断增长的全球人口,我们需要尽一切创造性的努力来提高农作物产量,而这些选择需要时间,所以我们需要现在就行动,”Price教授说,他是世卫组织是成熟联盟和澳大利亚研究理事会(ARC)转化光合作用卓越中心的首席研究员。

引用

Australian National University. "Blue-green algae promises to help boost food crop yields." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 September 2018.
www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180904103231.htm.

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