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美国研究出利用基因工程缩短农作物的光呼吸路径 提高农作物增产量
信息来源: 第一农经    责任编辑:sqr    日期:2019-01-10 09:49:06

在农作物的生长过程中,为了有效的提高农作物的生长以及农作物的产量,进行光合作用是重要的途径之一。日前在美国《科学》杂志日前刊发一项研究成果说,美国研究人员利用基因工程手段缩短农作物的“光呼吸”路径,可使某些农作物增产达40%,有望用于应对全球人口增长带来的粮食短缺挑战。

农作物

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植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为能量,“二磷酸核酮糖羧化酶”是参与光合作用的关键酶。在富氧环境中,这种酶会错把氧气分子认作二氧化碳,与之结合生成有害物质。这种光合作用“小故障”导致的有毒中间产物要依靠“光呼吸”降解,但后者是一个损耗能量的过程,不利于提高产量。

为节省这种能量的消耗,伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校等机构研究人员通过一系列的基因改造和调控设计出3种不同的“光呼吸”替代路径,大大缩短了“光呼吸”原本迂回复杂的反应路径。随后,他们在实验室中对约1700种植物进行压力测试,筛选出表现最优的基因,不断优化“光呼吸”替代反应的路线。

农作物

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在为期两年的田野研究中,他们发现,经基因改造缩短“光呼吸”路径的作物生长更快、更高、茎部更粗大,比普通作物多产出40%的生物质能。目前,田野研究主要利用烟草展开,下一步研究人员将尝试用这种技术使大豆、豇豆、大米、马铃薯、西红柿、茄子等农作物增产。

“这种‘光呼吸’捷径是一项植物工程壮举,(实验)证明了它是一种能大幅提高光合作用效率的独特手段。”伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校教授斯蒂芬·朗说。


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