合成生物学增强农作物的光合作用

悉尼大学和澳大利亚国立大学的科学家们致力于通过设计一种概念验证“纳米笼”来容纳植物中的 Rubisco 蛋白,从而克服作物光合作用效率低下的问题。这种酶对于植物将阳光转化为能量至关重要,但在大多数主要作物中,它的速度非常缓慢。这一发现为在植物结构中定向放置以增强光合作用打开了大门。

来源:Scimex

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来自: 悉尼大学

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澳大利亚研究人员创造了微小的隔间来帮助增强光合作用,有可能提高小麦和水稻的产量,同时减少水和氮的使用。

悉尼大学 Yu Heng Lau 副教授团队和澳大利亚国立大学 Spencer Whitney 教授团队的研究人员花了五年时间解决一个基本问题:如何让植物更有效地固碳?

该团队设计了纳米级“办公室”,可以在有限的空间内容纳一种名为 Rubisco 的酶,使科学家能够微调未来在农作物中的使用兼容性,这将使他们能够用更少的资源生产食物。

他们的研究发表在《自然通讯》上。

自然通讯

Rubisco 是植物中的一种常见酶,对于“固定”二氧化碳以进行光合作用至关重要,光合作用是利用阳光为植物制造食物和能量的化学过程。

“尽管 Rubisco 是地球上最重要的酶之一,但其效率却出奇地低,”悉尼大学 ARC 合成生物学卓越中心和化学学院的首席研究员 Taylor Szyszka 博士说道。

泰勒·西斯卡 (Taylor Szyszka) 博士 ARC 合成生物学卓越中心 化学学院

“Rubisco 非常缓慢,可能会错误地与氧气而不是二氧化碳发生反应,从而引发整个其他过程,浪费能源和资源。这种错误非常常见,以至于小麦、水稻、油菜和土豆等重要粮食作物已经发展出一种强力解决方案:大规模生产 Rubisco,”她说。

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在一些叶子中,高达 50% 的可溶性蛋白质只是这种酶的副本,这对植物来说意味着巨大的能量和氮消耗。

“这是植物高效生长的一个主要瓶颈,”该研究的共同领导者、澳大利亚国立大学博士生 Davin Wijaya 说道。

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