兰卡斯特大学研究人员首次证明生物工程更好的光合作用可提高粮食作物的产量
兰卡斯特大学研究人员首次在田间试验中证明，光合作用的多基因生物工程提高了主要粮食作物的产量。
经过十多年的努力，伊利诺伊大学领导的兰卡斯特大学科学家合作团队对大豆植物进行了转基因改造，以提高光合作用的效率，从而提高产量——超过 20%——无需质量损失。
如此重要的结果不可能在更关键的时刻出现。最新的联合国报告《2022 年世界粮食安全和营养状况》发现，2021 年，世界上近 10% 的人口处于饥饿状态，这种情况在过去几年中不断恶化，超过了所有其他威胁全球卫生规模。据联合国儿童基金会称，到 2030 年，预计将有超过 6.6 亿人面临粮食短缺和营养不良。造成这种情况的两个主要原因是低效的食品供应链(获取食物)和气候变化导致作物生长条件更加恶劣。改善贫困地区粮食获取和提高粮食作物的可持续性是本研究和 RIPE 项目的主要目标。
“实现提高的光合效率”或 RIPE 是一个国际研究项目，旨在通过在比尔和梅琳达盖茨基金会、食品基金会的支持下提高撒哈拉以南非洲小农的粮食作物的光合效率来增加全球粮食产量和农业研究，以及英国外交、联邦和发展办公室。
RIPE 项目研究科学家兼主要作者 Amanda De Souza 说：“受粮食不足影响的人数继续增加，预测清楚地表明，需要改变粮食供应水平才能改变轨迹。” “我们的研究显示了一种有效的方法，可以为最需要的人提供粮食安全，同时避免更多的土地投入生产。改善光合作用是获得所需产量潜力跳跃的重要机会。”
RIPE 主任 Stephen Long 教授也是兰开斯特大学作物科学特聘教授。
他说：“对我个人而言，这条路已经走过了四分之一个多世纪。首先从作物光合作用理论效率的理论分析开始，通过高性能计算模拟整个过程，然后应用优化程序，指出我们作物过程中的几个瓶颈。过去十年的资金支持现在使我们能够设计缓解其中一些瓶颈并在现场规模测试产品。经过多年的磨难和磨难，看到团队取得如此出色的成绩，真是令人欣喜若狂。”
光合作用是所有植物用来将阳光转化为能量和产量的自然过程，是一个令人惊讶的低效 100 多个步骤过程，RIPE 研究人员十多年来一直在努力改进。在最近发表在《科学》杂志上的这项首创的工作中，该小组改进了大豆植物内的 VPZ 构建体以改善光合作用，然后进行了田间试验，看看是否会因此提高产量。
VPZ 构建体包含三个编码叶黄素循环蛋白质的基因，叶黄素循环是一种有助于植物光保护的色素循环。一旦在充足的阳光下，这个循环就会在叶子中被激活，以保护它们免受损坏，让叶子消散多余的能量。然而，当叶子被遮蔽时(被其他叶子、云层或在天空中移动的太阳)，这种光保护需要关闭，这样叶子才能在保留阳光的情况下继续光合作用过程。植物需要几分钟才能关闭保护机制，从而浪费了植物本可以用于光合作用的宝贵时间。
来自 VPZ 构建体的三个基因的过表达加速了这一过程，因此每当一片叶子从光照过渡到阴影时，光保护功能就会更快地关闭。叶子获得额外的光合作用时间，在整个生长季节加起来会增加总光合作用速率。这项研究表明，尽管产量增加了 20% 以上，但种子质量并未受到影响。
“尽管产量更高，但种子蛋白质含量没有变化。这表明从改善光合作用中获得的一些额外能量很可能转移到植物根瘤中的固氮细菌，”伊利诺伊州Carl R. Woese 研究所Ikenberry Endowed 大学作物科学和植物生物学主席、RIPE 主任 Stephen Long 说对于基因组生物学。
研究人员首先在烟草植物中测试了他们的想法，因为很容易改变作物的基因，并且可以从单一植物中产生大量种子。这些因素使研究人员能够在几个月内从基因转化到田间试验。一旦这一概念在烟草中得到证实，他们就开始着手更复杂的任务，将基因植入粮食作物大豆中。
“现在已经显示出烟草和大豆这两种截然不同的作物的产量大幅增加，这表明这具有普遍适用性，”Long 说。“我们的研究表明，实现产量提高受到环境的强烈影响。确定这一结果在不同环境中的可重复性以及进一步改进以确保增益的环境稳定性至关重要。”
今年正在对这些转基因大豆植物进行额外的田间试验，预计将于 2023 年初取得结果。
“这项工作的主要影响是为展示我们可以生物工程光合作用和提高产量以增加主要作物的粮食产量开辟道路，”De Souza 说。“这是确认 RIPE 项目根深蒂固的想法是提高主要粮食作物产量的成功手段的开始。”
RIPE 项目及其赞助商致力于确保全球可及性，并将该项目的技术提供给最需要它们的农民。
RIPE 由伊利诺伊大学与澳大利亚国立大学、中国科学院、 联邦科学与工业研究组织、兰开斯特大学、路易斯安那州立大学、加州大学伯克利分校、剑桥大学、埃塞克斯大学和美国农业部农业研究局。
快速申请
个人信息保护声明
感谢您对万佳留学网的友好访问，保护用户个人信息是万佳留学网的基本原则，本网将按照本声明及《隐私政策》的规定收集、使用、储存您的个人信息，特此发布本声明如下，提醒您仔细阅读。
一、用户须知
1、本网站尊重您的隐私，遵照中华人民共和国相关处理网络个人信息的规定来处理您的信息。
2、本声明将介绍我们如何处理通过网站收集的所有个人信息，以及访问和更正这些个人信息的权利。
3、本网站享有变更本声明的权利，这些变更信息在更改的声明发布时立即生效。建议您定期阅读声明，了解声明变更的情况。
二、个人信息的范围和收集
1、我们收集您的个人信息的最终目的是为了向您提供更好的产品、服务，优化并丰富您的用户体验，这些个人信息是能够单独或者与其他信息结合识别您的个人身份的信息，包括：
①姓名
②移动电话
③您在网站的表格上输入的其他信息（电子邮箱、出生日期、学历等）
④在您上载到网站的内容中包含的任何个人信息
2、以上个人信息均是您自愿提供。您有权拒绝提供，但如果您拒绝提供某些个人信息，您将可能无法使用我们提供的产品、服务，或者可能对您使用产品或服务造成一定的影响。
3、对于不满18岁的用户，须在其法定监护人已经阅读本声明并且许可的情况下，通过网站提交个人信息。
三、用户信息保护
用户使用万佳留学网服务过程中，根据具体需要，用户提供个人信息。万佳留学网将采取一切必要合理的措施保护用户提供的个人信息，未经用户同意不会向第三方透露用户的个人信息，但以下情况除外：
1、经您事先同意，向第三方披露。
2、根据法律的有关规定或者行政或司法机构的要求，向第三方或者行政、司法机构披露。
3、如您出现违反中国有关法律、法规或者万佳留学网服务协议或相关规则的情况，需要向第三方披露。
4、为提供您所要求的产品和服务，而必须和第三方分享您的个人信息。
5、其它万佳留学网根据法律、法规或者网站政策认为合适的披露。
以下情况造成个人信息外泄的，万佳留学网不负任何责任：
1、用户将个人密码告知他人或与他人共享注册账户。
2、政府部门、司法机关等依照法定程序要求本网站披露个人信息的。
3、任何由于计算机问题、黑客攻击、计算机病毒侵入、或因政府部门管制而造成的暂时性关闭等影响网络正常经营的不可抗力而造成的个人信息泄露、丢失、被盗用或被篡改等。
4、由于本网站链接的其他网站所造成的个人信息泄露。
四、用户的账号，密码和安全性
用户注册后将获得万佳留学网的账号及密码，用户应当妥善账号及密码并对通过账号进行的行为负责。用户若发现任何非法使用用户账号或安全漏洞，应立即通知万佳留学网。
五、邮件、短彩信服务规则
用户同意万佳留学网有权通过邮件、短信、彩信等形式向用户发送订单信息、促销活动公告等，如果用户不想接收来自订单信息以外的邮件和短信，用户需及时通知万佳留学网。
六、责任限制
万佳留学网对于用户因使用网络服务而遭受的任何直接、间接、偶然、特殊及继起的损害不承担责任，亦不对用户所发布信息的删除或储存失败承担责任。
七、用户义务
用户使用网络服务过程中必须遵循以下义务：必须符合中国有关法规，不传输任何非法的、骚扰性的、中伤他人的、辱骂性的、恐吓性的、伤害性的、庸俗的，淫秽等信息资料。不使用网络服务进行非法用途，如教唆他人实施犯罪或侵权行为。不干扰或破坏网络服务或与网络服务相连的服务器和网络。遵守所有涉及使用网络服务的网络协议、规定和程序。用户须对自己在使用服务过程中的行为承担法律责任。若用户违反上述任何义务，万佳留学网有权作出独立判断立即取消用户服务账号，并保留追究用户法律责任的权利。用户在路灯招生信息网的使用记录将作为用户违反法律的证据。
八、更正或投诉
如果您需要查询、修改或更正您的个人信息，或对个人信息保护问题有任何疑问或投诉，您可以拨打电话联系我们。
九、法律适用及争议解决
本服务条款的生效、履行、解释及争议的解决均适用中华人民共和国法律，如发生争议应提交北京仲裁委员会裁决，仲裁裁决是终局的。本服务条款因与中华人民共和国现行法律相抵触而导致部分无效，不影响其他部分的效力。
隐私协议
用户信息保护
用户使用万佳留学网服务过程中，根据具体需要，用户提供个人信息。万佳留学网将采取一切必要合理的措施保护用户提供的个人信息，未经用户同意不会向第三方透露用户的个人信息，但以下情况除外：
1、经您事先同意，向第三方披露。
2、根据法律的有关规定或者行政或司法机构的要求，向第三方或者行政、司法机构披露。
3、如您出现违反中国有关法律、法规或者万佳留学网服务协议或相关规则的情况，需要向第三方披露。
4、为提供您所要求的产品和服务，而必须和第三方分享您的个人信息。
5、其它万佳留学网根据法律、法规或者网站政策认为合适的披露。
以下情况造成个人信息外泄的，万佳留学网不负任何责任：
1、用户将个人密码告知他人或与他人共享注册账户。
2、政府部门、司法机关等依照法定程序要求本网站披露个人信息的。
3、任何由于计算机问题、黑客攻击、计算机病毒侵入、或因政府部门管制而造成的暂时性关闭等影响网络正常经营的不可抗力而造成的个人信息泄露、丢失、被盗用或被篡改等。
4、由于本网站链接的其他网站所造成的个人信息泄露。