對更豐富的小麥作物抱有希望
蘭開斯特大學(Lancaster University)的一項新研究顯示,小麥等作物在將太陽能轉(zhuǎn)化為食物方面的效率可提高21%。食物鏈依靠植物利用陽光將二氧化碳從空氣中轉(zhuǎn)化為食物。這一過程,被稱為光合作用的植物生長,其中包括,是必不可少的莊稼像小麥。
然而,當葉子在陰涼處經(jīng)過一段時間后恢復到充足的陽光時,光合作用需要一些時間來恢復峰值效率,這意味著浪費了來自太陽的寶貴能量。這顯然降低了作物生產(chǎn)力,但直到現(xiàn)在,該問題的規(guī)模尚未通過實驗量化。
使用連接到微型受控環(huán)境室的紅外氣體分析儀,蘭卡斯特環(huán)境中心(LEC)的Samuel Taylor博士和Steve Long教授模擬了遮陽后陽光的突然增加,并測量了植物恢復所需的時間它的最大光合作用效率,充分利用光的額外能量。
他們發(fā)現(xiàn)光合作用需要大約15分鐘才能達到最高效率。根據(jù)小麥作物中可能出現(xiàn)的光波動,他們計算了由于這種緩慢的調(diào)整,作物在一天中吸收的二氧化碳減少了多少。令人驚訝的結(jié)果是21%。
蘭卡斯特大學和伊利諾伊大學的植物科學家Long教授說:“這是一次非常重大的損失。下一步是尋找能夠迅速應對陽光可用性增加的小麥品種。我們可以利用這種特性和品種它成為我們現(xiàn)代小麥品種,以增加我們的收成。“
“雖然英國和世界小麥產(chǎn)量在二十世紀下半葉急劇增加,但本世紀的增長已經(jīng)證明是難以實現(xiàn)的。這項工作可能會為提高產(chǎn)量提前開辟一條道路。研究還表明,通過加快調(diào)整來提高產(chǎn)量對這種自然光的波動不需要更多的水或更多的營養(yǎng),增加可持續(xù)性。“
泰勒博士和龍教授接著分析了延遲光合作用反應的機制。他們發(fā)現(xiàn)最重要的因素是Rubisco(所有植物用來催化二氧化碳吸收的酶)活化的速度在充足的陽光下恢復。Rubisco是世界上存在于所有植物葉子和所有藻類中的最豐富的蛋白質(zhì)。
蘭開斯特大學的Elizabete Carmo-Silva博士是Rubisco活化的世界專家,這是一個復雜的過程,可以成為所有作物(而不僅僅是小麥)更有效光合作用的關(guān)鍵。
她說:“到目前為止,我們知道Rubisco激活以應對波動的光線限制了小麥的光合作用潛力,但不知道這對作物生產(chǎn)力來說非常重要。”
“LEC的持續(xù)研究正在研究Rubisco在不同類型的小麥和野生小麥親屬中的效率的自然變異性。這種變化可能可用于開發(fā)新的小麥品種,這將有助于滿足提高產(chǎn)量和可持續(xù)性的需求。我們已經(jīng)在使用的土地。“
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