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修補植物光合作用缺陷以提高糧食生產

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科技產業資訊室 - 周媛韻 發表於 2019年1月18日

圖、修補植物光合作用缺陷以提高糧食生產

伊利諾大學香檳分校的研究人員透過修補光合作用的缺陷,提高了40%煙草的生質量。目前他們正積極將相同的技術引入糧食作物(如豇豆及大豆等)。該研究發表在Science期刊上。

研究人員表示提高生質量的關鍵成分是由碳原子鏈組成的分子所導致。植物透過空氣中取得二氧化碳分子的碳原子來組成這些原子鏈。但捕捉二氧化碳並添加到碳原子鏈中的酶,通常會誤抓氧分子。這會產生有毒分子,以致植物必須耗費能量來消滅。

這個基本的缺陷被認為是進化論最大的錯誤之一。但隨著氧氣水平的上升及二氧化碳水平的下降對植物造成巨大的影響。植物錯誤捕捉了氧氣稱為“光呼吸作用”的情況經常發生,導致了光合作用的效率降低了50%。

研究人員設計了三種替代途徑來解決光呼吸作用中的有毒副產品,他們透過基因工程的途徑編輯了煙草,因為煙草易於修飾且生命週期較短。研究人員分別在兩個季節的田地進行測試,發現其生質量增加了40%以上。希望可以透過先前的研究,提高植物應對不斷變化的光照水平能力,來疊加生質量。

從光合作用的根本缺陷進行改進,可能會帶來一些風險。但康乃爾大學的植物遺傳學家表示,這種特性確實會擴展到農場以外,但不會造成嚴重的問題。風險必須與利益平衡,研究人員表示只要有小部分的農場進行作物產量的改良,就可滿足全球糧食的需求,同時透過生物能降低溫室氣體的排放,還能保留野生動物棲息的空間。(560字;圖1)


參考資料:
Fixing a flaw in photosynthesis could massively boost food production. New Scientist,2019/1/3
Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field. Science Mag,2019/1/4


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