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基因工程技术可使作物所需水分减少25%
来源:科学探索   发布者:ailsa   日期:2018-03-09   今日/总浏览:2/1288

科学家们透露,在作物中过度表达单一蛋白质的简单基因调整可能会导致植物需要的水分减少25%,但这不会影响植物的常规产量。科学家希望这项突破性研究将带来新一代的节水农业,帮助受干旱和气候变化的困扰地区种植更多粮食。

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来自伊利诺斯大学领导的一个国际科学家小组的研究发现,可以增加一种名为Photosystem II Subunit S(PsbS)的特定蛋白质,迫使植物部分关闭其气孔。气孔是二氧化碳或氧气出入的门户,有助于调节光合作用。

科学家最初的假设是,通过限制气孔打开,植物不会通过蒸腾损失更多的水分,并且随后不需要尽可能多的水分生长。然而研究人员怀疑植物在减少气孔打开的同时仍然可以吸收所需的二氧化碳。

这个假设在烟草作物中进行了测试,结果令人难以置信。通过增加PsbS表达,气孔开口减少,进入植物的二氧化碳与水逸出的比率提高了25%。这实际上意味着植物将需要少25%的水来达到相同的光合速率。实验还表明,采用基因工程技术改造的植物和未改造植物之间的总产量或大小没有显著差异。

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研究人员Stephen Long表示:“这是一个重大突破。过去60年来,作物产量稳步提高,但生产1吨谷物所需的水量保持不变 - 这导致大多数人认为这个因素无法改变。我们这项研究的作用是打开大门,让更多的研究和发展来实现这个未来的重要目标。“

世界90%的淡水供应都是由农业消耗的。据估计,到2050年将有必要增加70%的粮食产量,世界各地日益波动和不稳定的气候模式意味着用水种植这些急需的作物可能不容易产生。

虽然烟草作物的简单改造和快速生命周期证明是该过程的成功案例研究,但下一阶段的研究是在模拟限水条件的条件下在粮食作物中进行测试。研究表明,由于PsbS在植物中的作用相对普遍,因此这一过程在转移到普通粮食作物时应该具有类似的效果。

研究共同作者Johannes Kromdijk认为:“使作物植物更高效地利用水对于当前和未来的植物科学家来说可能是最大的挑战。我们的研究结果表明,增加PsbS的表达可以使作物植物在用水过程中更加保守,我们认为这将有助于在生长季节期间更好地分配可用水资源,并在干旱期间保持作物更高的产量。”

该研究发表在《自然·通讯》杂志上。

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