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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C4途径通过基因重组等手段导入C3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
CO2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
CO2 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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