爱丁堡大学，爱丁堡大学 植物(拟南芥)叶绿体内原拟除虫菊的模拟显微图像 水稻、小麦和大豆等重要粮食作物的产量可以通过给植物添加藻类蛋白质以促进其生长来提高
这种方法可以将作物产量提高60%，并使它们更能适应气候变化的影响
这将有助于通过允许在同样的土地上生产更多的食物来养活地球上不断增长的人口，并帮助作物在恶劣的条件下茁壮成长，包括干旱
这项技术增强了光合作用，植物利用这一复杂的过程将阳光和二氧化碳(CO2)转化为能量来促进它们的生长
爱丁堡大学的研究人员试图通过使用基因操作方法来提高光合作用的效率，从而改善植物的生长
在植物中，参与光合作用的关键酶——鲁比斯科酶——效率低下
先前的研究表明，鲁比斯科通常只能以其一半的潜力来捕获和转化为植物生长所需的二氧化碳
为了解决这个问题，研究小组从藻类那里获得了灵感——藻类是生活在海洋和其他二氧化碳稀缺的水体中的微小单细胞光合发电站
藻类通过使用与其叶绿体相关的专门的CO2浓缩机制来提高光合作用效率——叶绿体是所有植物和藻类细胞中的光合作用中心
藻类已经进化出一种特殊的类似液体的光合结构，被称为蛋白核，它在叶绿体中以集中的CO2供应淹没鲁比斯科酶
研究小组通过微妙地改变植物中的鲁比斯科酶，使其行为更像藻类鲁比斯科酶，从而在植物叶绿体内重建了这种类除虫菊结构
然后，他们添加了一种被称为EPYC1的蛋白质，这是藻类CO2浓缩机制的重要组成部分，并作为一种分子胶，将蛋白核中的多种茜草酶结合在一起。
这一进展标志着在提高光合作用效率方面向前迈出了一大步，这种策略预计将显著促进植物生长
过去促进光合作用的类似努力需要对鲁比斯科酶进行实质性的改变，鲁比斯科酶是一种难以在植物中制造的复杂酶
在模式植物拟南芥中的结果表明，类蛋白结构可以成功地整合到叶绿体中而不妨碍植物的生长
这种方法还可以使作物更能忍受气候变化，减少肥料的使用，因为它减少了叶片水分的损失，使植物更有效地使用肥料
下一步将引入一个二氧化碳泵机制，向含鲁比斯科的拟除虫菊酯提供浓缩的二氧化碳
这项发表在《自然通讯》上的研究由英国研究和创新生物技术和生物科学研究委员会和勒弗乌尔姆信托基金资助
这项研究是与伊利诺伊大学香槟分校合作进行的
“蛋白核是一个迷人的液体状隔间，有助于使藻类的光合作用非常有效
今年，在我们对拟除虫菊酯如何聚集的理解以及我们在植物中构建它们的能力方面取得了几项令人兴奋的突破，这可能导致二氧化碳捕获和作物生长的显著提高
" 医生
爱丁堡大学植物分子生理学和合成生物学读者阿利斯泰尔·麦考密克
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