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遮荫条件下减缓Rubisco的失活速率

作者:迈其生物

来源:BioArt植物

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光合作用是植物碳同化及产量形成的决定性因素。过去对光合作用的研究重点一直放在如何提高稳态最大光合速率上,但是有研究表明田间作物冠层光合对持续光照变化的适应速率才是促进作物生产力的关键,并且通过转基因手段提高烟草对光暗转换的适应速率可显著提高作物生产力【1】。大多数植物叶片一直在光暗交替中生存,有研究表明,到达叶绿体的光甚至可以在一秒钟内增强或降低90%【2】。遮荫条件下植物会通过生化调节提高光吸收效率,但是此时RuBP 供应不足、Rubisco 酶催化位点不饱和而导致Rubisco酶失活;转移到光下后,Rubisco 激活从而提高光合速率,但是该过程十分缓慢,因此光合作用对光暗调节的适应性在很大程度上取决于Rubisco 活性的失活或恢复速率【3】。

撒哈拉以南非洲地区约有 2.4 亿人营养不良,并且这种情况在不断恶化,豇豆是这些地区农村人口的主要植物蛋白来源,但是其产量远远无法满足人口增长的需求【4】。因此,如何提高豇豆的光合适应性是关系到南非地区乃至世界粮食安全的关键,但是目前尚未有研究在豇豆中探索Rubisco酶介导光合作用适应性的机制。

近日,英国 Lancaster University的Elizabete Carmo-Silva团队在Nature Plants发表了题为Faster than expected Rubisco deactivation in shade reduces cowpea photosynthetic potential in variable light conditions的研究论文。该研究通过不同评估方法研究了光暗交替下的Rubisco酶活性变化,揭示了过去研究中对遮荫条件下Rubisco失活速率的低估,并表明Rubisco失活速率调整在未来作物生产力提升中的关键作用。