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科学家有希望培育出更高产的小麦品种
日期:2017-09-05 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     英国兰卡斯特大学最新研究成果显示,诸如小麦等作物在将太阳能转化为食物方面效率还可以提升21%。
    众所周知,人类赖以生存的食物链就是依靠植物利用阳光把空气中的二氧化碳转变成食物。这一过程就是所谓的“光合作用”,它对于包括小麦等农作物在内的植物而言至关重要。然而,当植物的叶子在阴暗的地方呆过一段时间后,即使全面恢复阳光照射,也需要花费一些时间来使其光合作用达到效率顶峰,这就意味着宝贵的阳光能量被浪费掉了,同时,作物的生产效率也有所降低,但是,直至今日,影响的程度还没有经过实验验证。
    来自兰卡斯特环境中心(LEC)的Samuel Taylor博士及Steve Long教授,使用连接到微型控制环境室的红外气体分析仪,模拟了阴暗条件过后阳光突然增加的环境,并测量了植物重新恢复光合作用最大效率并充分利用太阳能所需的时间。他们发现,光合作用达到最大效率需要花15分钟时间。基于可能在小麦作物上出现的光波动,他们接下来计算了因为缓慢调整而导致植物二氧化碳吸收量的降低,得出的结论是21%。
    兰卡斯特大学和伊利诺伊大学植物科学家Long教授指出,这一量的损失非常显著。下一步,研究人员将寻找能够对日光可获得量增减快速反应的小麦品种,并进行现代化培育以提高产出量。尽管在二十世纪后半期,英国乃至全世界小麦产量大幅增加,但在本世纪产量变化却趋势不明。本研究或许可以另辟蹊径,找到进一步提升产量的方法。同时,通过加快对自然光波动反应的调整来增产不需要更多水和养分,因而更可持续。
    Samuel Taylor博士及Steve Long教授接着分析了光合作用延迟背后的机理。他们发现,最为重要的因素是全面光照条件下核酮糖-1(Rubisco)激活的速度,这可能是提高所有作物光合作用效率的关键。核酮糖-1存在于所有植物之中,是用于催化二氧化碳摄取的酶,也是所有植物叶子和藻类中存在的最为丰富的蛋白质。
    兰卡斯特大学ElizabeteCarmo-Silva博士是世界知名的核酮糖-1活性专家。她强调,直至今日,研究人员了解到核酮糖-1对阳光波动反应的活性会限制小麦光合作用的潜力,但却从未想到对作物生产效率的影响是如此之大。兰卡斯特环境中心下一步将重点研究核酮糖-1对于不同类型小麦和野生小麦亲种作用效率的天然可变性。这种可变性可探索用于研发新的小麦品种,从而帮助解决保证可持续性的同时增加产量的难题。(来源:英国兰卡斯特大学网站  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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