一种使光合作用更有效的基因改造可能会给农业生产带来福音，至少对一些植物来说是这样。

 

基因工程的这一壮举简化了许多植物在光合作用(即光呼吸)过程中必须进行的复杂且耗费能源的操作。在田间试验中，以这种方式对烟草进行基因改造使植物生长速度提高了40%以上。研究人员在1月4日的《科学》(Science)杂志上报告说，恒达手机版登陆如果它在其他作物上也能产生类似的结果，那将有助于农民满足全球人口不断增长的粮食需求。

 

位于堪培拉的澳大利亚国立大学的植物生物化学家斯宾塞·惠特尼(Spencer Whitney)没有参与这项工作，他说，简化光呼吸是“提高光合作用的一大进步”。

 

现在，农业已经优化了诸如杀虫剂、化肥和灌溉等增产工具的使用，研究人员正试图通过设计使光合作用更有效的方法来微观管理和提高植物的生长(SN: 12/24/16, p. 6)。

 

光呼吸是实现这种效率的主要障碍。它发生在许多植物中，如大豆、水稻和小麦，当一种叫做Rubisco的酶——其主要工作是帮助将大气中的二氧化碳转化为促进植物生长的糖——意外地从大气中夺走一个氧分子时，就会发生。

 

这种Rubisco-oxygen的相互作用，在大约20%的时间里发生，恒达登陆产生有毒的化合物乙醇酸，植物必须通过光呼吸将其循环成有用的分子。这个过程包括一个长链的化学反应，跨越一个植物细胞的四个隔间。总的来说，完成一个光呼吸周期就像开车从缅因州经过加利福尼亚到佛罗里达。根据植物种类和环境条件的不同，这种能源浪费会导致农作物减产20%到50%。

 

利用基因工程，研究人员现在已经设计出一种更直接的光呼吸的化学途径，它被限制在一个单细胞腔内——这个细胞相当于沿着东海岸从主岛到佛罗里达的公路旅行。

 

美国农业部的分子生物学家Paul South说。他和同事们将写在藻类和南瓜DNA片段上的基因指示嵌入烟草植物细胞中。研究人员还通过基因工程使这些细胞不产生一种允许乙醇酸盐在细胞间隔间移动的化学物质，从而阻止乙醇酸盐沿着正常的路径穿过细胞。

 

与之前用人为设计的光呼吸路径进行的实验不同，South的团队在真实农业条件下种植的植物上测试了它的光呼吸路径。转基因烟草比未转基因烟草多产生41%的生物量。

 

德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学(Heinrich Heine University Dusseldorf)的植物生理学家维罗尼卡·毛利诺(Veronica Maurino)说，看到这种基因变异在烟草中的效果“非常令人兴奋”，但“你不能说‘它在发挥作用’。”现在它将在任何地方发挥作用。’”

 

在不同类型的植物上进行的实验将揭示这种光呼吸固定是否对其他作物产生与烟草相同的益处。目前，索斯的研究小组正在用一组新的基因改良技术对土豆进行温室试验，并计划对大豆、黑眼豆豆和大米进行类似的试验。

 

这种基因改造的审查过程批准用于商业农场,包括更多的实地测试,可能需要至少5至10年,安德烈亚斯•韦伯说,杜塞尔多夫海因里希海涅大学植物生物化学家还在评论这项研究出现在科学的同样的问题。与此同时，他预计研究人员将继续尝试设计更有效的光呼吸捷径，恒达登录但索斯的团队“现在设置了一个相当高的门槛”。