新基因技術(shù)彌補(bǔ)光合作用“缺陷”

植物會(huì)對(duì)不同程度的光照和陰影做出適應(yīng)性反應(yīng)，例如，在正午陽(yáng)光直射時(shí)，植物為了保護(hù)自己，會(huì)將某些光能作為熱消散掉。這一保護(hù)機(jī)制名為“非光化學(xué)淬滅”，在遇到強(qiáng)太陽(yáng)光時(shí)能夠迅速啟動(dòng)。但該機(jī)制“恢復(fù)”至自然狀態(tài)的速度則較為緩慢。如果關(guān)閉得不夠迅速，光合作用就不能有效工作。

美國(guó)一項(xiàng)最新研究說(shuō)，通過(guò)改造植物中的相關(guān)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質(zhì)生成，從而增加植物產(chǎn)量。

研究人員解釋說(shuō)，“非光化學(xué)淬滅”機(jī)制好比蒸汽機(jī)的解壓閥，陽(yáng)光過(guò)多相當(dāng)于壓力增大，啟動(dòng)該機(jī)制可以安全去除多余陽(yáng)光，而在云層飄過(guò)等因素導(dǎo)致陽(yáng)光減少的時(shí)候，該機(jī)制會(huì)關(guān)閉，但如果關(guān)閉得不夠迅速，光合作用就不能有效工作，就像在解壓閥打開(kāi)的情況下蒸汽機(jī)漏氣一樣。如果能對(duì)光合作用的恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行操控，或能帶來(lái)更高的作物產(chǎn)量。研究團(tuán)隊(duì)以煙草為研究對(duì)象，對(duì)參與“非光化學(xué)淬滅”過(guò)程的3個(gè)基因進(jìn)行改造，使這一機(jī)制的關(guān)閉速度加快，這意味著植物可以更快地提升陰影下的光合作用效率。

在光照穩(wěn)定的情況下，改良植物的表現(xiàn)與對(duì)照組類(lèi)似；但是，在光照出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，改良植物的二氧化碳固定能力和光合作用則分別提高了11%和14%。改良植物還有更大的葉面積和高度，其總干重比對(duì)照植物要多14%～20%。

這一研究彌補(bǔ)了光合作用中的“缺陷”，有望帶來(lái)更好的農(nóng)作物收成。研究人員正在對(duì)大米和其他糧食作物進(jìn)行相同的基因改造，希望在這些作物上也能取得類(lèi)似的增產(chǎn)結(jié)果。