植物是制造光和二氧化碳产量的工厂，但是这个被称为光合作用的复杂过程的一部分，由于原材料和机械的缺乏而受到阻碍。根据发表在《自然植物》杂志上的一项新研究，为了优化生产，埃塞克斯大学的科学家们已经解决了两个主要的光合作用瓶颈，从而使植物生产力在实际田间条件下提高了27%。这是实现光合效率提高(成熟)研究项目的第三个突破;然而，这种光合作用也被证明可以节约用水。
“就像一条生产线一样，工厂的运行速度只有和最慢的机器一样快，”埃塞克斯大学博士后研究员帕特里夏·洛佩斯-卡尔卡诺(Patricia Lopez-Calcagno)说。她领导了这个成熟项目。“我们已经确定了一些较慢的步骤，我们正在做的就是让这些植物建造更多的机器来加快这些较慢的光合作用步骤。”
“成熟计划”是由伊利诺斯大学领导的一项国际努力，旨在通过改善光合作用来提高作物产量。光合作用是一种自然的、由太阳光驱动的过程，所有植物都利用这种过程将二氧化碳固定成糖类，为生长、发育和最终产量提供燃料。成熟基金得到了比尔和梅林达·盖茨基金会、美国食品和农业研究基金会(FFAR)以及英国政府的国际发展部(DFID)的支持。
当供应、运输渠道和可靠的机器受到限制时，工厂的生产率就会下降。为了找出是什么限制了光合作用，研究人员对这一过程的170个步骤进行了建模，以确定植物如何更有效地生产糖。
在这项研究中，该团队通过解决两个限制因素使作物增长了27%:第一个是光合作用的第一部分，即植物将光能转化为化学能;另一个是光合作用的第二部分，即二氧化碳固定转化为糖类。
在两个光合系统中，阳光被捕获并转化为化学能，杏耀信任度用于其他光合作用过程。一种名为质体青苷的运输蛋白将电子转移到光系统中，为这一过程提供燃料。但是在光系统中，质体青素对其受体蛋白有很高的亲和力，所以它在周围徘徊，不能有效地来回穿梭电子。
研究小组通过帮助质体青苷与细胞色素c6分担负载来解决这第一个瓶颈，细胞色素c6是一种更高效的转运蛋白，在藻类中具有类似的功能。质体青苷需要铜，细胞色素需要铁才能发挥作用。根据这些营养物质的可利用性，藻类可以在这两种运输蛋白质中进行选择。
与此同时，研究小组通过增加一种叫做SBPase的关键酶的数量，从另一种植物和蓝藻中借用额外的细胞机制，改善了卡尔文-本森循环中的一个光合瓶颈。在这个循环中，二氧化碳被固定为糖类。
通过增加“细胞叉车”将电子送入光系统和卡尔文循环的“细胞机械”，该团队还提高了作物的水分利用效率，即植物产生的生物量与水分流失的比率。
“在我们的田间试验中，我们发现这些植物用更少的水来生产更多的生物质，”首席研究员Christine Raines说，她是埃塞克斯生命科学学院的教授，同时也是该学院的副校长。“导致这一额外改善的机制尚不清楚，但我们将继续探索，以帮助我们理解为什么和如何运作。”
这两种改进加在一起，已经证明可以使温室的作物产量提高52%。更重要的是，这项研究显示，在大田试验中，作物的生长提高了27%，这是对任何作物改良的真正测试——证明了在真实的生长条件下，这些光合作用的hacks可以提高作物的产量。
“这项研究提供了一个令人兴奋的机会，有可能将三种已证实的独立方法结合起来，实现作物产量提高20%的目标。”伊利诺伊州卡尔·r·沃斯基因生物学研究所(Carl R. Woese Institute for Genomic Biology)伊肯伯里大学(Ikenberry)作物科学和植物生物学主席、“成熟”主任斯蒂芬·朗(Stephen Long)说。“我们的模型表明，将这一突破与该成熟项目之前的两项发现叠加在一起，
杏耀娱乐平台怎么样，可能导致粮食作物的额外产量增加，总计可达50%至60%。”
成熟的第一个发现发表在《科学》上，杏耀的安全帮助植物适应变化的光照条件，使产量提高了20%。该项目的第二项突破也发表在《科学》杂志上，它为植物处理光合作用故障创造了一条捷径，从而使产量提高了20%到40%。
接下来,该小组计划将这些发现从烟草作物模型用于这项研究作为遗传改良的试验台,因为它很容易工程师,成长,和测试,主要粮食作物如木薯、豇豆、玉米、大豆和大米来养活我们这个世纪人口增长。这个成熟的项目和它的赞助者致力于确保全球获取并使最需要这些技术的农民获得这些技术。
