有效的光合細菌可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量（2020.7.23 生物幫）

根據(jù)聯(lián)合國的最新數(shù)據(jù)，世界目前的人口至少為77億，而且每天都在增加。要養(yǎng)活這么多人并維持社會運轉(zhuǎn)需要大量的后勤工作。盡管早期的文明是建立在豐富的食物基礎(chǔ)上的，但由于人口眾多，當(dāng)今的人類不得不追趕。為了解決這個問題，科學(xué)家現(xiàn)在正在嘗試尋找增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的新方法。

在《生物化學(xué)雜志》上發(fā)表的一項研究中，來自加拿大的一組研究人員報告了細菌如何通過改善一種稱為RubisCO的酶來幫助提高作物產(chǎn)量。這種酶利用光能將二氧化碳摻入植物可以用來形成糖的有機分子中。

RubisCO在細菌中效果更好

RubisCO是一種在植物和光合微生物（例如藍細菌）中發(fā)現(xiàn)的酶?？茖W(xué)家認為，這種酶由有助于光合作用的蛋白質(zhì)亞基組成，是對古代地質(zhì)學(xué)的一種回憶，當(dāng)時二氧化碳是地球上最豐富的氣體之一。如今，地球的狀況有所不同：氧氣現(xiàn)在是最豐富的氣體，而二氧化碳卻不那么普遍。這使得RubisCO在植物中效率低下，因為它無法區(qū)分氧氣和二氧化碳。結(jié)果，它捕獲了兩種氣體。植物需要后者發(fā)揮功能，但是在處理前者時，會產(chǎn)生植物無法使用的化合物。然后，它必須使用額外的能量來回收這些化合物。

相反，藍細菌通過將二氧化碳捕集在稱為羧基小體的隔室中而有效地工作。羧基體的蛋白質(zhì)外殼不允許二氧化碳逸出。這有助于細菌中的RubisCO更好地發(fā)揮其功能，因為它只能獲取二氧化碳。

藍藻和其他光合細菌促進作物生長的潛力并沒有因其酶的研究而停止。研究人員還研究了直接使用光合細菌對農(nóng)產(chǎn)品的影響。在發(fā)表于《植物營養(yǎng)雜志》上的一項研究中，中國東北林業(yè)大學(xué)的研究人員研究了噴灑光合細菌對矮矮櫻桃幼苗生長的影響。他們發(fā)現(xiàn)細菌對植物的生長有積極影響。

同時，園藝家向土壤或其他生長介質(zhì)中添加有益細菌，以幫助植物更快地生長。這些微生物能夠?qū)⑤^大的有機物分解為較小的化合物，植物可以很容易地將其吸收為營養(yǎng)源。

細菌可以解決食品安全問題嗎？

糧食安全每年都成為一個嚴重的問題。全世界有十億人經(jīng)歷有限的食物供應(yīng)所帶來的影響。國際社會采取了廣泛的措施，以確保人類將來能夠養(yǎng)活自己。像上面提到的那些新發(fā)展，可以幫助人類應(yīng)對爆炸性的人口增長。如果農(nóng)業(yè)能夠有效地利用微生物來增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，那么人類距離解決世界糧食安全問題就近了一步。