应对全球变暖下粮食安全应战 我国科学家别出心裁获突破性发展

应对全球变暖下粮食安全应战 我国科学家别出心裁获突破性发展
4月21日,研讨组成员陈娟华在实验室作业。新华社记者 张建松 摄  新华社上海4月22日电(记者张建松)跟着温室效应加重,全球气候变暖形成的“高温钳制”,对世界粮食安全形成严重威胁。使用先进的遗传工程手法,中科院分子植物科学杰出立异中心、植物分子遗传国家重点实验室郭房庆研讨组,经过长达6年多的尽力,在进步植物光合功率和产值方面获得打破性发展。  据郭房庆研讨员介绍,植物细胞中的叶绿体是进行光合作用的场所,高强光条件或高温钳制,一般会引起叶绿体中的活性氧累积,按捺光合作用进程。其主要原因是形成叶绿体内的光合复合体PSII要害蛋白D1的敏捷降解,叶片光合机能下降,然后导致作物减产。  在高强光条件或高温钳制下,怎么进步叶绿体内的光合复合体PSII修正功率,然后增强植物的光合功率,进步生物量和产值,是长时间困扰这一范畴科学家的根底性科学问题和挑战性难题。  在以往研讨中,科学家们大多致力于从叶绿体内寻求解决之道。在中国科学院先导项目、科技部国家重点研制方案、国家天然科学基金委员会等相关项目赞助下,郭房庆带领陈娟华、陈思婷等研讨组成员,打破思想定势、别出心裁。  他们使用先进的遗传工程手法,克隆并构建了一个全新的、由高温呼应启动子驱动的“交融基因”,并整合拟南芥、烟草和水稻的基因组。经过遗传转化,在拟南芥、烟草和水稻三种植物中,成功创立了一条全新的、细胞核交融基因表达的D1蛋白组成途径。  “这就相当于建立了植物细胞D1蛋白组成的双途径机制。一个途径是天然的叶绿体途径,另一个用基因工程创立的细胞核途径。经过添加植物细胞核源D1组成途径,给植物弥补D1,然后进步植物高温抗性和光合功率,进步生物量和产值。”郭房庆说。  研讨标明,具有“D1蛋白组成双途径”的拟南芥、烟草和水稻改进株系,在高温抗性、光合功率、二氧化碳同化速率、生物量等方面,相较于野生型均有大起伏添加,效果显著。科研团队别离在上海松江和海南三亚陵水育种基地,对水稻遗传工程改进株系的产值进行了多年验证,水稻增产起伏在8.1%-21.0%之间。  21日,世界威望学术期刊《天然·植物》刊发了相关研评论文。  4月21日,郭房庆研讨员在办公室里介绍《天然·植物》上刊登的研评论文。新华社记者 张建松 摄  4月21日,郭房庆研讨员在人工气候室里调查水稻成长情况。新华社记者 张建松 摄  4月21日,郭房庆研讨员(右)和研讨组成员陈娟华(左)在人工气候室里调查拟南芥麦苗成长情况。新华社记者 张建松 摄  4月21日,郭房庆研讨员在人工气候室里调查拟南芥株系。新华社记者 张建松 摄  4月21日,郭房庆研讨员(中)和研讨组成员陈娟华(右)、何宁宇(左)评论烟草麦苗成长情况。新华社记者 张建松 摄  4月21日,郭房庆研讨员(左一)在实验室向研讨组成员解说烟草麦苗的成长。新华社记者 张建松 摄