科學(xué)家們已經(jīng)找到了如何緩解植物將陽光轉(zhuǎn)化為食物的過程中的瓶頸，這可能會導(dǎo)致作物產(chǎn)量的增加。他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)可控制光合作用過程中電子的流動速度，從而加速整個過程。

“我們測試了增加Rieske FeS蛋白產(chǎn)量的效果，并發(fā)現(xiàn)它使光合作用增加了10%，”ARC研究員轉(zhuǎn)化光合作用卓越中心(CoETP)的首席研究員Maria Ermakova博士說。

“Rieske FeS蛋白質(zhì)屬于一種復(fù)合物，就像電子流過的軟管，所以能量可以被植物的碳引擎使用。通過過度表達(dá)這種蛋白質(zhì)，我們發(fā)現(xiàn)了如何釋放軟管的壓力，因此，更多的電子可以流動，加速光合作用過程，“在澳大利亞國立大學(xué)(ANU)中心節(jié)點(diǎn)工作的Ermakova博士說。

本周發(fā)表在“ 通信生物學(xué) ”雜志上的論文的第一作者Ermakova博士說，這是科學(xué)家第一次在使用C4光合作用途徑的植物體內(nèi)產(chǎn)生更多的Rieske FeS蛋白。

到目前為止，大多數(shù)改善光合作用的努力都是在使用C3光合作用的物種中進(jìn)行的，例如小麥和水稻，但在增強(qiáng)C4光合作用方面做的很多。

盡管C4作物物種 - 如玉米和高粱 - 在世界農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但它已經(jīng)成為世界上生產(chǎn)力最高的作物之一。

“這些結(jié)果表明，改變電子傳遞速率可以提高C4模式物種Setaria viridis的光合作用，這是玉米和高粱的近親。它是一個重要的概念證明，可以幫助我們更好地了解C4光合作用的工作原理， “CoETP的副主任Susanne von Caemmerer教授是本研究的共同作者之一。

Rieske蛋白在C4植物生長的高輻射環(huán)境中尤為重要。以前的研究表明，在C3植物中過量表達(dá)Rieske蛋白會改善光合作用，但C4植物需要更多的研究。

“這真的令人興奮，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在已準(zhǔn)備將其轉(zhuǎn)化為高粱，并測試它對糧食作物中生物量的影響，”von Caemmerer教授說。

該研究是與英國埃塞克斯大學(xué)的研究人員進(jìn)行國際合作的結(jié)果，他們是實(shí)現(xiàn)增加光合效率(RIPE)項(xiàng)目的一部分。

“這是一個很好的例子，我們需要國際合作來解決在努力改善作物生產(chǎn)方面面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)，”埃塞克斯大學(xué)研究員Patricia Lopez-Calcagno說道，他參與了為植物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)一些必需的遺傳成分。 。

“在過去的30年里，我們通過將C4植物作為發(fā)現(xiàn)過程的一部分來打破它們，從而學(xué)會了很多關(guān)于C4植物如何發(fā)揮作用的知識。然而，這是我們實(shí)際改進(jìn)植物的第一個例子，” ARC翻譯光合作用卓越中心主任Robert Furbank教授和該研究的作者之一說。

“我們接下來的步驟是組裝整個蛋白質(zhì)FeS復(fù)合物，其中還有許多其他組分。還有很多事要做，關(guān)于這種蛋白質(zhì)復(fù)合物的許多事情我們?nèi)匀徊幻靼?。通過過度表達(dá)，我們已經(jīng)達(dá)到了10%的增強(qiáng)。 Rieske FeS組件，但我們知道我們可以做得更好，“Furbank教授說。