猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

根据模型,通过使光合作用适应短暂的阴影来提高大豆产量

根据模型,通过使光合作用适应短暂的阴影来提高大豆产量

Komorebi是一个日文单词,描述了光是如何通过产生叶子的移动过滤的,斑驳的“太阳斑点”说明了植物不断变化的光环境。农作物利用光能通过光合作用将二氧化碳固定到食物中。在《植物杂志》的一期特刊上,伊利诺伊大学的一个研究小组报告了一个新的数学计算机模型,该模型用于了解在多云和晴天,大豆作物在分分秒秒的光照波动中损失了多少产量。

“就总产量而言,大豆是第四重要的作物,但它是全球植物蛋白的头号来源,”伊利诺伊大学博士后研究员王宇(音)说。“我们发现,大豆作物可能会损失多达13%的生产力,因为它们不能足够快地适应光强度的变化,而光强度的变化是任何作物田的标准。”这听起来可能不多,但就全球产量而言——这是巨大的。”

成熟是一个国际研究项目,旨在提高光合作用,为全世界的农民提供高产作物,以确保每个人都有足够的食物过上健康、多产的生活。《成熟》是由比尔和梅琳达·盖茨基金会、美国食品和农业研究基金会(FFAR)和英国政府国际发展部(DFID)共同赞助的。

过去的模型只研究了光强每小时的变化。在这项研究中,研究小组建立了一个动态计算射线追踪模型,能够预测开花大豆作物每天每分钟每片叶子上几毫米的光照水平。该模型还考虑了两个关键因素:光保护和Rubisco激活酶。

光保护装置保护植物免受阳光的伤害。由高光级触发,这一过程将多余的光能安全地以热的形式散发出去。但是,当光照水平下降时,可能需要几分钟到几个小时的时间来进行光保护来放松,或者停止消耗植物的潜在产量。研究小组评估了41个大豆品种,找出从诱导到放松光保护的最快、最慢和平均速率。少于30分钟被认为是“短期的”,任何超过30分钟的都是“长期的”光保护。

利用这个新模型,研究小组模拟了伊利诺斯州香槟市的晴天和阴天。在晴天,长期的光保护是光合作用的最大限制。在阴天,光合作用受到短期光保护和Rubisco激活酶的限制最大,Rubisco是一种由光触发的辅助酶,它启动Rubisco将碳固定为糖。

这个成熟的项目已经开始解决大豆和其他作物的光保护限制,包括木薯、豇豆和大米。2016年,该团队在《科学》杂志上发表了一项研究,他们增加了三种与光保护有关的蛋白质的水平,使一种模型作物的产量提高了14%至20%。此外,来自兰卡斯特大学兰卡斯特环境中心的成熟团队正在寻找大豆和豇豆中更好形式的Rubisco激活酶。成熟项目及其发起人致力于确保全球可及性,并将这些技术提供给最需要它们的农民。

“像这样的模型对于发现障碍和解决方案是至关重要的,以实现这种作物的全部潜力,”成熟的主任Stephen Long说,他是伊肯伯里捐赠大学的植物生物学和作物科学主席,位于伊利诺斯州的卡尔·r·沃斯基因组生物学研究所。“我们已经开始着手解决这些瓶颈,并取得了显著进展,但这项研究表明,我们仍有改进的空间。”

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 根据模型,通过使光合作用适应短暂的阴影来提高大豆产量
分享到: 更多 (0)

猜你也想读下面的文章: