名古屋大学转化生物分子研究所 当细胞膜质子泵基因OSA1过表达时，营养吸收和二氧化碳吸收增加，使水稻新品系的产量比野生稻高30%以上
信用:伊西高桥 由日本名古屋大学转化生物分子研究所张茂兴博士领导的科学家团队
朱一勇(中国南京农业大学江苏固体有机废物利用合作创新中心)开发了一种方法，该方法通过增加水稻质膜质子泵基因的数量，同时增加通过根和气孔开口的养分吸收，从而使稻田种植水稻的产量增加30%以上
在他们以前的研究中，该小组发现质膜质子泵在影响气孔开度中起着重要作用
当他们创造出一种特定质膜质子泵基因过度表达的水稻变种时，他们发现通过根吸收的养分增加了20%以上，光合作用增加了20%以上
在四个不同生长条件的水稻农场进行的生长试验表明，水稻总产量提高了30%以上
这项研究的成功是一项突破性的成就，它同时影响养分吸收和气孔开放，并有望在未来看到各种实际用途
当植物通过根部吸收氮、磷和钾等矿物质营养时，它们同时通过叶片上的气孔吸收二氧化碳，并通过光合作用生长
光合作用不仅能种植植物作为食物，还能交换二氧化碳和管理地球环境
植物对二氧化碳的吸收完全是通过气孔进行的，气孔是叶片表面的孔洞
因此，如果能够将气孔开得更大，增加根系对养分的吸收，从而提高光合作用的速率，不仅有可能加快植物的生长和增加产量，而且还可能降低CO2水平和肥料的使用
考虑到这一点，在这项研究中，他们创造了一种细胞质膜质子泵基因OSA1表达增加的水稻变种，并对其表型进行了分析
他们发现，与野生水稻相比，质子泵过表达的水稻吸收了超过20%的矿物质营养，并且在光照下气孔的宽度增加了25%
进一步分析后，他们发现其二氧化碳储存能力(光合作用活性的指标)增加了25%以上，其干重(生物量)在水培实验室生长中增加了18-33%
有了这个决心，研究人员开始寻找在现实的生长条件下是否可以复制这些结果
他们在两年的时间里在四个不同的水稻农场进行了产量测量，发现过量表达OSA1基因的水稻产量比野生株高30%以上
更有趣的是，他们发现即使氮肥水平减少一半，它仍然比正常氮水平的野生菌株产生更高的产量
这项革命性研究的成功指出了一个未来，通过使用这些质子泵基因过表达植物可以解决食物供应和二氧化碳过量生产的问题
虽然这些早期模型是通过基因改造创造出来的，但预计未来几代人将不再依赖转基因，而是使用基因组编辑或化学工程
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