ictB转化体在大田模式作物中没有光合作用改善

据预测，到2050年，全球粮食供应将需要增加50-80%，以跟上人口增长的步伐。世界各地的研究人员一直在努力寻找可持续种植粮食作物的方法，以满足这一需求，改善植物的光合作用为解决这些问题提供了很大的可能性。

在最近发表在《实验植物学杂志》上的一项研究中，伊利诺伊州的一组研究人员测试了通过在田间种植的烟草中过表达无机碳转运体B (ictB)来提高植物生产力和内在水分利用效率的潜力。结果表明，田间培养的烟草ictB表达品系与野生型之间无显著差异。

伊利诺伊大学香槟分校前博士后研究员Ursula Ruiz-Vera说:“我们的研究结果表明，ictB过表达可能只对在受控环境中生长的作物有益，比如温室。”她领导了一项名为实现提高光合效率(RIPE)的研究项目。“如果ictB过表达的好处只能在受控环境中生长的植物中看到，那么在这些条件下对这种方法进行更深入的探索是值得的，它可以使利用环境的作物如温室作物，如蔬菜作物受益。然而，这种方法可能不是在野外条件下提高粮食产量的最有效方法。”现为拜耳作物科学高级科学家、控制环境植物生理学家。

由伊利诺斯州领导的“成熟”公司正在通过改善光合作用来提高作物产量。该项目由比尔和梅琳达·盖茨基金会、食品和农业研究基金会以及英国外交、联邦和发展办公室支持。

植物的光合作用主要有两种类型，C3和C4。两者的不同之处在于，C4植物通过碳浓度机制(CCM)来增加Rubisco酶周围的CO2浓度。由于这种CCM, C4植物往往具有更高的水和氮利用效率。

然而，人类消耗的大多数主要粮食作物都利用了效率较低的C3光合途径，这促使了改善C3作物的举措。多年来的一些研究表明，过表达ictB基因可以提高C3植物的光合效率。

因为烟草是一种方便的概念验证作物，所以许多对改善光合作用的试验都是通过烟草植物完成的。由于烟草能够产生大量的种子，从而缩短测试周期，因此很容易进行基因转化，这使得将成功的遗传性状转移到豇豆、木薯和大豆等粮食作物上变得更加容易。

该研究小组在田间条件下测试了四种烟草ictB转化体的光合性能，与野生型相比，此前的研究表明，ictB烟草转化体在不影响水分利用效率的情况下提高了光合效率和生物量。

“以前的大多数研究都是在控制条件下进行的，目前还不清楚这些植物生产力的提高是否可以转化为田间作物，”Liana Acevedo-Siaca说，她在伊利诺伊大学担任博士后研究员期间共同领导了这项研究。“在这个实验中，我们想在田间种植ictB烟草植物，以评估这些转基因植物在田间条件下是否比野生型具有更高的光合效率。”

总的来说，他们的研究结果表明，在光合作用、生物量和叶片组成相关性状上，转化型并不比野生型表现得更好，与之前的研究相反。然而，人们仍然乐观地认为，ictB在促进提高作物产量方面仍有价值，因为此前的研究结果表明，ictB过表达可显著提高生物质产量。

应该进行更多的研究，以充分了解这种基因的功能，以及在何种环境条件下，它能对作物的表现产生最大的效益，从而帮助满足全球对粮食日益增长的需求。

目前在墨西哥国际玉米和小麦改良中心(CIMMYT)担任全球小麦项目副科学家的Acevedo-Siaca说:“虽然以前的结果表明，在温室和受控环境中对ictB转化体有好处，但也有好的一面。”“随着我们寻求可持续地增加粮食产量，温室农业和垂直农业可能会从ictB过度表达中受益。”

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引用本文:大田模式作物中ictB转化体没有光合作用改善(2022,5月27日)，检索自https://phys.org/news/2022-05-photosynthetic-ictb-field-grown-crop.html

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