转基因表达的Rubisco因子可增强玉米的光合作用和抗寒能力
玉米是世界上种植最广泛的作物之一，对全球粮食安全至关重要。但与其他植物一样，其生长和生产力可能受到Rubisco 活性缓慢的限制，Rubisco 是一种负责光合作用过程中碳吸收的酶。在最近发表在《实验植物学杂志》上的一项研究中，博伊斯汤普森研究所 (BTI) 的科学家展示了一种有希望提高 Rubisco 产量的方法，从而改善光合作用和植物的整体生长。
该研究涉及三种关键蛋白质的转基因表达，即 Rubisco 积累因子 2 (Raf2) 和大、小 Rubisco 亚基。通过过度表达这些蛋白质，研究人员增加了 Rubisco 含量，加速了碳吸收，并提高了玉米的株高。
“我们的研究结果表明，修改 Rubisco 组装可以提高作物产量，”BTI 研究员、该研究的第一作者 Kathryn Eshenour 说道。“通过改变这些蛋白质的表达，我们可以释放玉米更有效地进行光合作用的能力，即使在恶劣的环境条件下也能更强劲地生长。”
研究小组发现，Raf1 和 Raf2 虽然在 Rubisco 组装的不同步骤中起作用，但可以独立地增强 Rubisco 的丰度和植物性能。这为通过将这些特性叠加在一起进行进一步改进提供了可能性，有可能进一步提高光合作用能力。
有趣的是，转基因植物还表现出了对寒冷胁迫的更强的适应能力，寒冷胁迫是一种常见的环境挑战，会严重影响农作物的产量。研究人员观察到，这些植物在暴露于寒冷时保持了更高的光合作用率，并且在胁迫消退后恢复得更快。
该团队的创新方法为其他作物带来了令人兴奋的可能性。许多与玉米具有类似光合作用途径的主食，如高粱、小米和甘蔗，都可能从本研究中使用的方法中受益，从而提高光合作用效率和产量。
“这项前景光明的技术是用于增强农作物光合作用的几种技术之一，” BTI 教授、这项研究的主要作者David Stern说道。“通过继续探索 Rubisco 组装及其调控的复杂性，我们可以改进这一急需工具包的一部分，以增强各种农作物的光合作用。”
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