NaturePlants英国科学家

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撒哈拉以南非洲约有2.4亿人营养不良，而且在过去6年中这种情况一直处于恶化状态。该区域粮食生产的改善落后于世界大部分地区，但人口增长很高，这表明严重营养不良的人数将继续增加。豇豆(Vignaunguiculata(L.)Walp.)是撒哈拉以南非洲农村地区最重要的植物蛋白来源，但其产量在过去十年中几乎没有增加。

年1月20日，NaturePlants在线发表了英国兰开斯特大学ElizabeteCarmo-Silva团队题为“FasterthanexpectedRubiscodeactivationinshadereducescowpeaphotosyntheticpotentialinvariablelightconditions”的论文，该研究中，作者发现通过对田间作物冠层内发生的持续光波动进行调整，预期可以增加植物21%的产量。

作者在豇豆中评估了体内（叶气交换）和体外（Rubisco活性）测量之间的匹配，以及通过调整Rubisco活性对庇荫的响应，可实现昼夜光合作用的潜在增益。作者还利用优化的体外方法测量了庇荫-太阳转换期间Rubisco的激活状态。通过平衡光谱LED照明和温度控制施加了均匀的光照状态，并且在稳态下获得了Rubisco活化状态的光响应。

图1在30℃条件下，Rubisco酶响应光照-庇荫-光照过程时活性的变化

利用上述结果，作者更新了结合豆科植物冠层光照机制的昼夜模型。同时，为了表明育种对Rubisco活性存在影响，作者还对两个豇豆育种系（IT86D-和IT82E-16），一种野生近缘种(TVNu-)和更远亲的多年生豇豆V.adenantha(L.)进行了比较。

图2昼夜转换影响Rubisco活性缓慢变化的工作模型

该研究表明，庇荫引起的Rubisco失活是由去氨甲酰化反应驱动的，庇荫下该酶失活和光照下该酶活化的半衰期均短于气体交换的估计值。将这些半衰期纳入昼夜冠层光合作用模型预测21%的昼夜产量损失。因此，在庇荫期间减缓Rubisco失活是作物改良的新目标，具有提高豇豆等粮食作物产量的潜力。

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