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        快速基因分析方法可加速光合作用研究
        
			
        
				2019-01-14 11:52:15
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        在整個生長季節(jié)，看似良性的云層經(jīng)過數(shù)百萬英畝的作物，造成光照強度的快速波動，無意中奪走了這些植物的生產(chǎn)力 - 這使我們無法獲得潛在產(chǎn)量的蒲式耳。在最近的一項研究中，研究人員使用了一種快速篩選技術(shù)，該技術(shù)可以實時對植物進行遺傳工程，以研究如何幫助植物實現(xiàn)其全部潛力。
        

        快速基因分析方法可加速光合作用研究
        

        光合作用是植物將光能和二氧化碳轉(zhuǎn)化為食物和燃料的過程。在充足的陽光下，植物獲得的能量超過了它們的能量。額外的能量可能會產(chǎn)生破壞性的分子，但植物卻將這些能量作為熱量吸收來保護自己。當云從頭頂經(jīng)過時，植物很難從這種保護過程中恢復，稱為非光化學猝滅或NPQ。
        

        加州大學伯克利分校的教授，主要作者Krishna Niyogi說：“植物可能需要幾分鐘到幾小時才能完全恢復并再次以最大容量開始光合作用。” “我們正試圖弄清楚如何加速工廠從NPQ的回收，模型預測可以將產(chǎn)量提高10%至15%。”
        

        Niyogi和合著者正在尋找植物和藻類自然進化以從NPQ中更快恢復的機制。這項工作發(fā)表在植物雜志上，是實現(xiàn)增加光合效率的一部分，這是一個由比爾和梅林達蓋茨基金會資助的多機構(gòu)研究項目，由伊利諾伊大學Carl R. Woese基因組生物學研究所領(lǐng)導。
        

        “這里開發(fā)的方法將極大地加速尋找在不同光照條件下提高光合效率的方法，”主要作者，伊利諾伊州植物生物學和作物科學的Gutgsell Endowed教授Steve Long說。
        

        在實施這項技術(shù)之前，他們可以快速測序這些生物體的DNA，但缺乏生物學工具來快速找出導致理想特性的基因。他們將不得不花費數(shù)周或數(shù)月來創(chuàng)建基因構(gòu)建體，將它們插入植物，培育植物，并確保基因已經(jīng)表達。
        

        現(xiàn)在，在幾天內(nèi)，這些研究人員可以使用瞬時表達在同一葉子上并排比較多個基因，這是一種評估植物病理學家廣泛使用的基因功能的臨時技術(shù)。通過瞬時表達，將基因表達幾天，然后測試對葉子的影響。
        

        研究人員從細菌中交換出基因，這些細菌在自然界中會在開花植物的根部產(chǎn)生腫瘤生長，其基因可能會加速從NPQ中恢復。
        

        NPQ非常復雜。至少有四種不同的機制，具有不同的恢復率，共同構(gòu)成了NPQ。最快的機制是由兩種酶之間的拉鋸戰(zhàn)調(diào)解的。
        

        在這項研究中，研究人員評估過度表達這些酶如何影響NPQ。他們還評估了三種遠緣相關(guān)的蛋白質(zhì)(來自單細胞藻類，苔蘚和小型開花植物)，這些蛋白質(zhì)被認為可以激活最快的機制; 他們發(fā)現(xiàn)來自苔蘚的蛋白質(zhì)具有最快的活化能力和最大的NPQ恢復能力。
        

        最后，他們證實了來自兩種海洋藻類的基因的功能，這兩種藻類是新興的模式生物。這些基因中的一個使植物能夠產(chǎn)生已經(jīng)顯示出改善能量轉(zhuǎn)移的色素。
        

        最終，這種技術(shù)加速了研究過程?，F(xiàn)在，研究人員可以利用這種技術(shù)快速鑒定提高主食作物產(chǎn)量所需的基因。通過比爾和梅林達蓋茨基金會承諾的“全球準入”，這項工作的成果有一天可能會使小農(nóng)，特別是那些努力維持撒哈拉以南非洲和東南亞社區(qū)的小農(nóng)受益。
        
			

			
          
        
			
        
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