应对全球变暖下粮食安全挑战 我国科学家独辟蹊径获突破性进展

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新华社上海4月22日电(记者张)随着温室效应的加剧，全球变暖造成的“高温胁迫”对世界粮食安全构成严重威胁。中国科学院分子植物科学卓越中心郭研究组和植物分子遗传学国家重点实验室经过六年多的努力，运用先进的基因工程方法，在提高植物光合效率和产量方面取得了突破性进展。

据研究员郭介绍，植物细胞中的叶绿体是光合作用的场所。强光或高温胁迫通常导致叶绿体中活性氧积累，抑制光合作用过程。主要原因是叶绿体中psii的关键蛋白d1迅速降解，叶片光合功能下降，导致作物减产。

在强光或高温胁迫下，如何提高叶绿体psii的修复效率，进而提高植物的光合效率，增加生物量和产量，是长期困扰该领域科学家的一个基础科学问题和挑战性问题。

在以前的研究中，大多数科学家致力于从叶绿体中寻找解决方案。在中国科学院试点项目、国家科技部R&D重点项目、国家自然科学基金等相关项目的支持下，郭带领陈涓华、陈思庭等研究团队成员突破思维定势，开拓思路。

利用先进的基因工程方法，他们克隆并构建了一个由高温响应启动子驱动的全新“融合基因”，整合了拟南芥、烟草和水稻的基因组。经过遗传转化，在拟南芥、烟草和水稻中成功建立了一条新的融合基因表达的d1蛋白合成途径。

“这相当于在植物细胞中建立了d1蛋白合成的双向机制。一个是天然叶绿体途径，另一个是基因工程创造的核途径。通过增加植物核源的d1合成途径，将d1补充到植物中，从而提高植物的耐高温能力和光合效率，提高生物量和产量。”郭对说道。

研究表明，改良的拟南芥、烟草和水稻“d1蛋白合成双途径”品系与野生型相比，在耐高温性、光合效率、二氧化碳同化率和生物量等方面都有较大提高，效果显著。科研团队多年来在上海松江和海南三亚陵水育种基地对水稻基因工程改良品系的产量进行了验证，水稻产量提高了8.1%-21.0%。

21日，国际权威学术期刊《自然与植物》发表了相关研究论文。

来源：搜狐微门户