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题名加强高光效基础研究,支撑作物高产育种
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作者
孙晶
杨韵龙
刘荣志
余泓
路铁刚
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机构
中国农业科学院生物技术研究所
中国农学会
崖州湾国家实验室
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出处
《生物技术通报》
北大核心
2025年第10期1-5,共5页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFF1001700)。
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文摘
加强作物高光效生物学基础研究,是突破粮食单产瓶颈、推动种业创新与农业现代化的关键路径。目前作物高光效研究已在光合膜蛋白结构解析、高光效基因挖掘及C4途径模拟等领域取得重要进展,利用基因编辑与合成生物学技术已经初步实现提升大豆、水稻等作物光能利用效率。然而,我国在高光效生物学基础研究方面还存在研究系统性不足、表型鉴定平台滞后、交叉学科人才短缺及基因评估体系薄弱等问题,且国际竞争激烈,重大国际合作项目参与度不高。本文综述了国内外作物高光效研究进展与挑战,总结该领域基础研究突破、技术应用潜力及学科交叉趋势,系统梳理我国高光效研究短板并提出针对性建议。未来建议强化顶层设计,设立跨学科攻关项目;建设多尺度表型鉴定平台;加快复合型人才培养;推动基因编辑与智能设计技术创新,促进高光效种质创制与成果转化,为保障粮食安全提供科技支撑。
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关键词
作物高光效
生物学基础研究
光合膜蛋白结构
C4途径
表型组学
基因编辑
合成生物学
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Keywords
high photosynthetic efficiency in crops
fundamental biological research
photosynthetic membrane protein structure
C4 pathway
phenomics
gene editing
synthetic biology
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分类号
S33
[农业科学—作物遗传育种]
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题名优化光合作用提高农业生产效率的策略
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作者
高博闻
丁顺华
陈小军
温晓刚
田利金
卢庆陶
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机构
饲草种质高效设计与利用全国重点实验室中国科学院植物研究所光生物学重点实验室
国家植物园
黄河三角洲农业高新技术产业示范区院士工作站国家盐碱地综合利用技术创新中心
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出处
《生物技术通报》
北大核心
2025年第10期54-63,共10页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFF1001701,2020YFA0907602)
中国科学院前瞻战略科技先导专项(XDA26030201)。
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文摘
光合作用是地球上最重要的生物化学反应,是植物将光能转化为化学能的关键过程,也是作物产量形成的基础。在全球人口持续增长、耕地面积有限、气候变化加剧的背景下,提高光合作用的效率对于提高农业生产效率具有十分重要的意义。近年来,随着分子生物学、生物化学和合成生物学等学科的快速发展,科研人员在提高光合效率方面取得了显著进展,发现了多种有效的策略和方法。首先,通过调控环境因子来提高光合效率是最直接且有效的方法之一,如适度增加二氧化碳(CO_(2))浓度和优化光照强度等;其次,可以利用分子遗传学等手段培育高光效作物,如可以通过改造Rubisco酶提高植物对CO_(2)的亲和力来提升植物的农业生产效率;近年来也有研究发现,通过提高植物体内质体醌、质体蓝素等电子载体的含量可以优化电子传递效率,从而增强光合作用并提高植物对外界胁迫的响应能力;此外,还可以通过合成生物学手段改造光合途径和结构来优化植物的光合作用过程从而实现农业生产效率的提高,目前这一方向的热点技术是将C_(4)途径通过基因重组等手段导入C_(3)植物中。因此,本文综述了通过提高植物光合效率促进农业生产效率的多种策略。总的来说,提高农业生产效率需要多学科交叉融合,通过不断探索和创新,有望在未来实现光合效率的突破性提升,为全球粮食安全提供有力保障。
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关键词
光合作用
农业生产效率
质体醌
高光效
CO_(2)浓度
高光效作物
合成生物学
电子传递效率
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Keywords
photosynthesis
agricultural production efficiency
plastoquinone
high light efficiency
CO_(2) concentration
high photosynthetic-efficiency crops
synthetic biology
electron transport efficiency
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分类号
Q945.11
[生物学—植物学]
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