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黑客光合作用

铅图像©meepooyphoto / Adobe Stock

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一个国际研究团队称,在我们今天使用的土地上,利用光合作用可以多种植60%的粮食。

随着世界人口的增长(以及日益繁荣的经济,对肉类的需求也在不断增加),我们至少必须这样做到2050年我们种植的食物量。

为了避免在数百万英亩的荒地下耕作,我们需要像这样的创新研究来帮助我们从农田中获得更多。

分块大自然的工厂

光合作用,植物用来将阳光,水和二氧化碳变成燃料的过程,是母亲大自然最伟大的奇迹之一 - 但事实证明,植物在它的效率并不高。只捕获植物的一部分阳光植物被捕获并用于生长。

这意味着我们种植的食物比我们应该种植的要少。

研究人员在成熟(实现增加的光合效率在过去的几年里,我们一直在研究如何使这个过程更有效率,这样我们就能有更大的收获。

“就像一条工厂线一样,植物只是作为他们最慢的机器速度快,”帕特里西亚洛佩兹-Copagno说,一位成熟的研究员。“我们已经确定了一些速度慢的步骤以及我们正在做的事情使这些工厂能够建立更多机器来加快光合作用中的这些较慢的步骤。”

基本上,如果汽车工厂最慢的步骤是安装车门,你可以通过使用四个机器人而不是一个来安装车门来加快整个过程。

要弄清楚瓶颈的位置,团队模仿了所有170个光合作用步骤。他们发现了三个需要改进的领域:植物如何适应变化的光线,它们如何从空气中抓住二氧化碳,以及它们如何运输蛋白质和电子。

黑客#1 -适应变化的光线

2016年,成熟的团队发现植物用来保护自己免受过多阳光照射的过程实际上会阻碍光合作用。

如果植物不能去除过多的阳光所吸收的额外能量,它们就会变白,所以它们通过在叶子中制造化学物质以热能的形式消散这些能量来保护自己。但如果太阳躲在云层后面,化学过程需要半个小时才能逆转。据“成熟”网站称,考虑到这种情况一天会发生很多次,这浪费了大量的时间和精力,导致7-30%的潜在作物损失。

但是这组科学家发现了三种帮助植物更快适应光的蛋白质——已经存在于烟草中,他们在研究中使用了烟草。他们提高了烟草幼苗中这三种蛋白质的水平,然后测试了转基因植物从过量阳光中恢复的速度。结果呢?转基因植株的生长速度比未转基因植株高14-20%。

黑客#2 - 抓斗二氧化碳

可能是光合作用中最重要的工作是将CO2拉出空气,以便植物可以生长。不幸的是,植物并不精确地对此并且经常错误地抓住氧气(常规O2)。

我们需要这样的创新研究来帮助我们从农田获得更多。

“当它这样做时,它会产生有毒化合物,所以植物必须排毒,”一位成熟的研究员Amanda Cavanagh告诉NPR。这种解毒过程消耗了大量的能量,因此这意味着制造食物的能量较少。

该团队确定了可能插入植物中的少数基因,以产生新的更有效的排毒过程。他们改变了烟草植物和发现植物不仅增长速度更快但增长了20 - 40%的大在温室和领域。

黑客#3 - 运输

当阳光转变为来自发电厂的电气线的化学能源等电力时,植物也需要移动它们的能量。但事实证明,植物使用的蛋白质非常缓慢和效率低下。8月,成熟的团队发现即通过从藻类中插入传输蛋白质,两种蛋白质可以共同合作以共享负载,使整个工作更快,更高效。

通过我们的权力结合:通过组合这些黑客,成熟的研究人员估计我们将能够增压光合作用 - 增加作物产量60%。

但是,在我们可以获得收获之前还有很长的路要走 - 成熟团队需要将这些发现从烟草转化为更具食品友好的主食,如木薯,豇豆,玉米,大豆和水稻植物。(更不用说所有的安全和环境测试。)

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