中科院微生物所在提高光合作用效率研究中取得進展
人們熟知的“萬物生長靠太陽”現(xiàn)象,其基本原理是在高等植物、藻類和藍細菌這些生物中發(fā)生放氧型光合作用。這些生物通過光合作用固定CO2,把太陽能轉化為化學能儲存下來,同時將水分子裂解并釋放出氧氣,供生物呼吸。光合作用是地球上最重要的生物化學反應,為地球生物提供賴以生存的物質基礎。因此,提高光合作用效率,對有效利用太陽能、促進農業(yè)增產增收、加速工業(yè)CO2減排和資源化利用等,都具有重要意義。 光合作用又是一個極其復雜的生化過程。根據(jù)是否需要光,光合作用被人為地分為光反應和暗反應。以往改造光合作用的研究,主要考慮如何提高光反應對光能的利用與轉化效率,或提高暗反應關鍵酶Rubisco固碳效率,很少考慮如何提高光反應和暗反應的偶聯(lián)效率。而在實際的生理過程中,光合作用的光反應和暗反應是密不可分的有機整體。光反應產生能量(ATP)和還原力(NADPH),而暗反應需要消耗ATP和NADPH,才能實現(xiàn)對CO2的還原固定。 中國科學院微生物研究所李寅研究組針對光反應產生的ATP不能滿足暗反應固碳能量需求這一基本問題,根據(jù)光反應中ATP與NADPH偶聯(lián)產生的基本原理,從細胞全局出發(fā),把光合作用的光反應和暗反應作為有機整體,以連接光合作用光反應和暗反應的NADPH為切入點,提出了一個導入NADPH消耗模塊,從而打破細胞固有的NADPH平衡,通過光反應與暗反應的有效耦聯(lián)來增強光反應的內在驅動力、進而提高光合作用效率的新構想。 |




