藻类超级大国可以大大促进粮食安全

通过为植物配备藻类蛋白来促进其生长，可以提高诸如水稻，小麦和大豆等重要粮食作物的单产。该方法可以将农作物的单产提高多达60%，并使它们对气候变化的影响更具弹性。

通过允许从相同土地上生产更多的食物，并帮助农作物在包括干旱在内的恶劣条件下poor壮成长，将有助于养活地球不断增长的人口。

该技术增强了光合作用，光合作用是植物将阳光和二氧化碳(CO 2)转化为能量以促进其生长的复杂过程。

爱丁堡大学的研究人员试图通过使用遗传操纵方法来提高光合作用的效率来改善植物的生长。

在植物中，参与光合作用的关键酶(称为Rubisco)效率低下。

先前的研究表明，Rubisco的捕集和转化可为植物生长提供动力的CO 2的潜力通常只有其一半。

为了解决这个问题，研究小组从藻类中汲取了灵感，藻类是生活在海洋和其他缺乏CO 2的水域中的单细胞光合作用发电站。

藻类通过使用与叶绿体相关的专门的CO 2浓缩机制来提高其光合作用效率，叶绿体是所有植物和藻类细胞中都存在的光合作用中心。

藻类已经进化出一种特殊的液体状光合作用结构，称为类人猿，该类化合物通过集中供应的CO 2淹没叶绿体中的Rubisco酶。

该团队通过巧妙修饰植物中的Rubisco酶，在植物叶绿体内部重建了类胡萝卜素状结构，使其表现得更像藻类Rubisco。

然后，他们添加了一种称为EPYC1的蛋白质，该蛋白质是藻类CO 2浓缩机制的重要组成部分，并充当分子胶，将类固醇中的多种Rubisco酶结合在一起。

这一进步标志着使用一种有望显着促进植物生长的策略，在提高光合作用效率方面迈出了重要的一步。

过去，类似的促进光合作用的努力要求对Rubisco进行实质性的改变，Rubisco是一种难以在植物中进行工程改造的复杂酶。

模型植物物种拟南芥的结果表明，类胡萝卜素结构可以成功整合到叶绿体内部，而不会阻碍植物的生长。

该方法还可以使农作物更耐气候变化，并减少肥料的使用，因为它减少了叶片的水分流失，并使植物更有效地使用肥料。

下一步将是引入CO 2泵送机制，以供浓缩含CO 2的含Rubisco的类胡萝卜素。

该研究发表在《自然通讯》上，由英国研究与创新生物技术和生物科学研究委员会和勒沃胡姆信托基金资助。

该研究是与伊利诺伊大学香槟分校合作进行的。

“类胡萝卜素是一种迷人的类似液体的隔室，有助于使藻类的光合作用非常有效。今年，在我们对类胡萝卜素的组装方式和在植物中构建类胡萝卜素的能力的理解方面，取得了令人兴奋的突破，这可能会大大提高二氧化碳的排放量。2作物的捕获和生长。”

爱丁堡大学植物分子生理学和合成生物学读者Alistair McCormick博士。

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