蓝绿藻有望提高粮食作物产量

澳大利亚国立大学的科学家已经将蓝绿藻中的微小碳捕获引擎设计成植物，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博士表示，这一发现是改善作物将二氧化碳，水和阳光转化为能量的方式的一次重大飞跃- 这一过程称为光合作用，这是作物产量的主要限制因素之一。

博士说：“这是我们第一次将蓝细菌(通常称为蓝绿藻)的微小隔室插入到作物植物中，这些作物系统可以使植物生长和产量增加60%。”来自澳大利亚国立大学生物学研究院的Ben Long，其工作由国际实现增加光合效率(RIPE)联盟资助。

这些隔室称为carboxysomes，负责使蓝细菌如此有效地将二氧化碳转化为富含能量的糖。

“到目前为止，将一个carboxysome插入一个植物已经属于科幻小说领域，我们用了五年多的时间来达到这一点，”Long博士说。

“我们正试图通过模仿蓝藻 - 现代植物叶绿体的祖先 - 植物自己生产食物的绿色隔室 - 数百万年前发现的绿色细菌的解决方案，将涡轮增压碳捕获引擎插入植物中。”

Rubisco是一种负责从大气中固定二氧化碳的酶，它很慢，很难区分二氧化碳和氧气，导致浪费能源。

“不像作物，蓝藻使用什么叫做‘CO2浓缩机制’，提供大量的气体进入他们的carboxysomes，他们的Rubisco的封装，”龙博士说。

“这机制增加，其中CO的速度2可变成糖，并最小化与氧气反应。”

蓝藻中的Rubisco酶可以捕获二氧化碳并产生糖，比植物中的Rubisco快三倍。

计算机模型已经表明，升级植物光合作用以使用这种机制将导致植物生长和产量的显着增加。

“我们仍然有很多工作要做，但在烟草实现这个植物是已经表现出我们是绝对必不可少的步骤，我们可以期望看到庄稼与功能的CO2在未来集中机制，产生更高的收益率，”博士龙说过。

澳大利亚国立大学生物学研究院的共同研究员迪恩普莱斯教授说，这一发现为提高全球作物产量和环境恢复力提供了一个充满希望的长期战略。

“如果我们希望能够满足不断增长的全球人口需求，我们需要每一次创造性的努力来提高作物产量，这些选择需要时间，所以我们现在需要这样做，”Price教授说，他是RIPE联盟的首席研究员。和澳大利亚研究理事会(ARC)转化光合作用卓越中心。

RIPE主任Stephen Long，伊利诺伊大学Ikenberry Endowed大学作物科学和植物生物学主席对这一发现表示欢迎。

“当我们支持这项研究时，从五年前开始，我们知道这是一个非常高的风险，但是由于它可能带来的巨大回报，它继续前进，”他说。

“我们从未期望在这个阶段看到作物叶绿体中的羧基体，也许只是碎片。

“因此，通过组装与蓝藻无法区分的carboxysomes是一项了不起的成就，并使我们在能够实现完整系统的道路上走得更远。”

该研究发表在Nature Communications上。

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