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上海生科院发现降低光合作用光系统天线大小
可以提高叶片及冠层光合作用效率

文章来源:上海生命科学研究院    发布时间:2017-08-11  【字号:      】

  提高冠层光能利用效率是进一步大幅度提高作物产量的重要途径。然而,由于光合作用涉及的能量转化、传递及CO2固定相关的碳代谢过程极度复杂,而且冠层内部光、温环境具有高度时空异质性,鉴定提高冠层光能利用效率的分子改造途径是当前光合作用研究的重要难题。

  中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所朱新广研究组建立了能有效整合光合作用分子过程、叶片乃至三维株型特征的冠层光合模型,为定量研究冠层光合效率提供了重要理论工具。利用该系统模型,研究发现降低光合作用光系统I和光系统II的天线大小,有利于提高叶片光化学反应效率,降低热耗散,提高叶片及冠层光合利用效率,进而有利于提高作物生物量及产量潜力。自然界中植物光合系统保存较大光合天线有利于植物叶片保存较多氮元素,同时遮荫周边植物,进而提高其在自然界的竞争能力。

  该研究由朱新广研究组博士宋青峰主导完成;文章The impact of modifying photosystem antenna size on canopy photosynthetic efficiency-Development of a new canopy photosynthesis model scaling from metabolism to canopy level processes 近日发表于《植物、细胞与环境》(Plant, Cell & Environment。该研究得到中科院、科技部、盖茨基金会、自然基金委及杂交水稻国家重点实验室资助。

 

    图注说明:多尺度冠层光合作用模型包括植物三维株型、冠层内部光线分布、每个叶片内部的光合作用代谢过程。利用该模型研究发现降低光合作用反应中心(中间红色椭圆形)周边的天线单位数目(即去除灰绿色天线单位,只留下深绿天线单位),可有效增加光合作用光化学反应,降低热耗散,提高叶片及冠层光能利用效率,进而有利于提高作物生物量及产量潜力。



(责任编辑:叶瑞优)

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