如何用光合作用提高收成

一个来自美国伊利诺伊大学、劳伦斯伯克利国家实验室的科研团队在近日出版的《科学》杂志上刊文称，他们的一项最新研究表明，通过改造植物中的相关基因，可以提高植物光合作用效率，增加植物的捕光能力和生物质生成，从而增加植物产量。

植物会对不同程度的光照和阴影作出适应性反应，例如，在正午阳光直射时，植物为了保护自己，会将某些光能作为热消散掉。这一保护机制名为“非光化学淬灭”，在遇到强太阳光时能够迅速启动，但该机制“恢复”至自然状态的速度则较为缓慢。如果关闭得不够迅速，光合作用就不能有效工作。

伊利诺伊大学的约翰汉尼斯·克罗米迪卡和同事猜测，如果能对光合作用的恢复机制进行操控，或能带来更高的作物产量。研究团队以烟草为研究对象，对参与“非光化学淬灭”过程的3个基因进行改造，使这一机制的关闭速度加快，这意味着植物可以更快地提升阴影下的光合作用效率。

在光照稳定的情况下，改良植物的表现与对照组类似；但是，在光照出现波动时，改良植物的二氧化碳固定能力和光合作用则分别提高了11%和14%。改良植物还有更大的叶面积和高度，其总干重比对照植物要多14%—20%。

论文作者报告称，这些改良植物在温室及野外生长的结果类似。未来几十年，全球人口对食物的需求将大幅增加，这一研究弥补了光合作用中的“缺陷”，有望带来更好的农作物收成。研究人员正在对大米和其他粮食作物进行相同的基因改造，希望在这些作物上也能取得类似的增产结果。