加快大豆光保护的恢复速度可提高作物产量

据研究人员报告，通过对大豆植物进行生物工程改造以改善光保护调控可在田间试验中将大豆种子产量提高33%；光保护调控是一种自然过程，它使植物能够应对因阳光充足而吸收过量光能所造成的损害。这些发现或可促成一项急需的农作物增产策略以持续性支持全球粮食安全。改善粮食作物的光合作用被认为是一种不必征用更多农业用地而能持续性增加作物产量并缓解迫在眉睫的全球粮食短缺的方式。在阳光充足的情况下，植物可通过一种名为非光化学猝灭（NPQ）的机制将可能有害的过度吸收的光能以热的形式消散。然而，虽然这一过程对保护植物的光合组织免受过多阳光的伤害至关重要，但在天气转为阴暗之后，NPQ机制的松弛过程可能缓慢；在作物冠层内经常发生的充足光照-阴暗频繁转变时，光合效率会显著下降。对大豆而言，NPQ在这些转变过程中的缓慢松弛估计会损失逾11%的每日碳素同化量。用生物工程来加速NPQ的松弛已被证明可提高烟草在田间生长的光合效率和生物质。在先前研究的基础上，为确定该方法是否可应用于主要粮食作物，Amanda De Souza和同事在广泛种植的大豆作物中进行了同样的工程改造；大豆是全球第4大粮食作物和最重要的植物蛋白来源。在得到重复的田间试验中，De Souza等人发现，在波动的光照条件下，这些改良大豆作物中的光合效率增高；在5个独立研究中，改良大豆的产量比未改良大豆增加了33%。而且，尽管大豆产量增加，但大豆种子的蛋白和油含量却保持不变。