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@科研人員研究增強(qiáng)植物高溫抗性 應(yīng)對全球變暖下糧食安全挑戰(zhàn)

【@科研人員研究增強(qiáng)植物高溫抗性 應(yīng)對全球變暖下糧食安全挑戰(zhàn)】@科研人員研究增強(qiáng)植物高溫抗性 應(yīng)對全球變暖下糧食安全挑戰(zhàn)
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增加細(xì)胞核源D1合成途徑顯著增強(qiáng)植物的高溫抗性，光合作用效率，生物量和產(chǎn)量 。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 供圖
中新網(wǎng)上海4月21日電 (申海)國際植物生物學(xué)知名期刊Nature Plants 21日在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心，植物分子遺傳國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭房慶研究組的最新研究成果 。該研究通過遺傳工程手段在擬南芥、煙草和水稻中創(chuàng)建了一條全新的，且由高溫響應(yīng)啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞核融合基因表達(dá)的D1蛋白合成途徑，建立了植物細(xì)胞D1蛋白合成的“雙途徑”機(jī)制(天然的葉綠體途徑和創(chuàng)建的核途徑) 。據(jù)介紹，增加細(xì)胞核源D1合成途徑顯著增強(qiáng)植物的高溫抗性，光合作用效率，二氧化碳同化速率，生物量和產(chǎn)量；從為植物細(xì)胞增加一條全新的D1合成途徑并顯著提高光能利用效率角度而言，這一原始創(chuàng)新性的發(fā)現(xiàn)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 。

溫度是影響植物生長周期和地理分布的主要因素之一 。隨著溫室效應(yīng)的加劇，全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時(shí)也對世界糧食安全造成嚴(yán)重威脅 。
植物細(xì)胞中的葉綠體是進(jìn)行光合作用的主要場所，陽光充足(高光強(qiáng))或高溫脅迫通常會(huì)引起葉綠體中活性氧累積，抑制光合作用過程，其主要原因是造成“棲息”在葉綠體類囊體膜上光合復(fù)合體PSII關(guān)鍵蛋白D1的迅速降解，葉片光合機(jī)能下降，進(jìn)而導(dǎo)致作物嚴(yán)重減產(chǎn) 。如何提高強(qiáng)光條件下或高溫脅迫下PSII的修復(fù)效率，進(jìn)而增強(qiáng)植物的光合效率，生物量和產(chǎn)量是長期困擾這一領(lǐng)域科學(xué)家的基礎(chǔ)性科學(xué)問題和挑戰(zhàn)性難題 。
郭房慶組科研團(tuán)隊(duì)，認(rèn)為D1可能是PSII這個(gè)“木桶”中最短的“板”，補(bǔ)充D1很可能是提高植物光合效率的關(guān)鍵點(diǎn) 。該團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)展證實(shí)了植物在正常生長和高溫脅迫下對于D1的需求是高水平的，天然的葉綠體D1合成途徑滿足不了植物快速生長和抵抗高溫脅迫對于新合成D1蛋白的需求 。該發(fā)現(xiàn)突破了這個(gè)領(lǐng)域科學(xué)家對于D1蛋白在光合作用中限制性功能的認(rèn)知，為提高植物光能利用效率方面的一個(gè)重要突破性進(jìn)展，有助應(yīng)對溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖條件下的糧食安全生產(chǎn)挑戰(zhàn) 。
該工作得到了中國科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目(B類)、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金委員會(huì)等項(xiàng)目的資助 。(完) 

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