科學網—提高光合作用效率取得新進展

2020-12-05 科學網

 

本報訊 中科院微生物研究所李寅研究組針對光反應產生的ATP不能滿足暗反應固碳能量需求這一問題，根據光反應中ATP是與NADPH偶聯產生的基本原理，從細胞全局出發，把光合作用的光反應和暗反應作為有機整體，以連接光合作用光反應和暗反應的NADPH為切入點，提出了一個導入NADPH消耗模塊，從而打破細胞固有的NADPH平衡，通過光反應與暗反應的有效耦聯，來增強光反應的內在驅動力，進而提高光合作用效率的新策略。該工作已於近日在線發表在Metabolic Engineering雜誌上。

李寅告訴《中國科學報》記者，該研究的意義主要體現在兩個方面：一是經過各種指標評測，經過改造的藍藻，其光合作用效率可以提高40%到50%，表現在生長速度和生物量顯著提高。李寅舉例，假設農作物的光合作用能提高50%，意味著每畝地就能增收50%的糧食。如果農作物的生長速度還能加快，意味著一年也許可以種兩季、三季，土地的利用率就能進一步提高。「事實上，40%到50%的提高幅度，對光合作用這樣一個非常複雜的體系，是相當高的。」

二是經過改造的藍藻，其光飽和點從600光照強度單位（以光量子通量密度表徵，mol/m2/s），提高到了1200光照強度單位。這意味著改造後的藍藻，能夠耐受更強的光，或者說能夠適應更寬的光照強度變化範圍。

「這對自然界中的植物特別有意義，因為我們知道，在自然界中，光照強度的變化幅度是很大的。如果能夠改造獲得耐受高光照強度的植物，在太陽光強烈時，這些耐受高光照強度的植物，正好可以更有效地把光能轉變為化學能固定下來，實現增產。」李寅說，他認為能夠耐受高光照強度的植物，也具有更好適應自然界中光照強度變化的能力。

同時，李寅研究組的結果也表明，藍藻的光合作用效率可能還有更大的提高空間。「目前我們還不完全清楚改造後藍藻耐受更高光照強度的分子機制。如果弄清這種機制，我們或許會發現與光合作用相關的新靶點，有可能導致新的改造思路或策略的誕生。」李寅說。（馬卓敏）

《中國科學報》 (2016-09-26 第5版 創新周刊)

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