科学家改进 光合效率制造超等 作物，十五年后至少可增产20%
用以指导光合作用设计及优化的ePlant 分子系统模型（见Xiao et al., 2017, Quantitative Biology, 5: 260-271; doi:10.1007/s40484-017-0110-9）。ePlant涵盖从分子、细胞器、细胞、叶片、冠层直到光合产品 分派 等光合作用影响生物量及产量的全进程 ，是当前开展光合效率设计及改革 研究的症结 技术平台。9月18日，澎湃新闻（www.thepaper.cn）从中国科学院上海植物生理生态研究所获悉，该所与美国伊利诺伊年夜 学等机构合作的RIPE（研究增进光合作用效率办法 的计划 Realizing Increased Photosynthetic Efficiency）项目获得比尔-梅琳达盖茨基金会（BMGF）等机构的4500万美元资助。
RIPE项目主要目标是通过工程改进 提高主要农作物光合作用光能利用效率，进而提高着 物产量潜力。该项目由美国伊利诺伊年夜 学牵头，其项目成员单位包含 ：美国农业部光合作用研究单位、英国艾斯克斯年夜 学、英国兰卡斯特年夜 学、澳年夜 利亚国立年夜 学、中国科学院上海植物生理生态研究所、澳年夜 利亚联邦科工委、美国加州伯克利年夜 学和美国路易斯安那年夜 学。
2016年，《科学》杂志揭橥 了一份RIPE项目研究团队的工作进展，注解 该途径可以有效提高20%作物产量，这与传统育种中每年仅有1-2%的产量增加相比是一个巨年夜 进步。不过，要有效运用到改进 的作物中一般需要15年左右的时间。
2017年9月15日，比尔-梅琳达盖茨基金会（BMGF）、美国食品农业研究基金会（FFAR）、英国国际成长 司（DFID）在美国伊利诺伊年夜 学配合 揭橥 声明，将投资4500万美元资助RIPE，以支持RIPE研究团队继续开展工程改革 光合作用、提高着 物产量的研究。
RIPE项目主任、伊利诺伊年夜 学哥特威尔讲习教授Steve Long说，“目前，重要粮食作物的产量提高速度很慢，我们亟需成长 全新办法 ，年夜 幅度提高着 物产量，以包管 在未来为连续 增长的、城市化水平 日益增加的全球人口提供足够的粮食”。
“尽管没有任何一种办法 可以解决所有问题，我们在工程改革 光合作用领域的胜利 是令人振奋的”。RIPE项目副主任、美国农业部光合作用研究单位的首席科学家、伊利诺伊年夜 学教授Don Ort说，“RIPE项目已经证实光合作用效率可以被提高，进而有效赞助 消除当前粮食增长与未来粮食需求之间的差距”。
RIPE项目采取的主要策略是利用系统模型指导下，定点改进 光合作用效率进而提高着 物产量潜力。
“该策略的核心是通过有效利用全球曩昔 半个世纪以来的光合作用研究结果 ，建立光合作用系统模型，进而利用模型对可能提高光合效率的成千上万的潜在途径进行系统评估，从而筛选出最能有效提高光能利用效率的途径，并通过生物工程的手段进行作物光合作用改进 。利用这个途径有望促成未来农业的全面改革 ，为解决未来粮食问题提供全新计划 。”中科院上海植物生理生态研究所朱新广研究员说。
在RIPE项目中，朱新广研究员所率领 的研究团队将与RIPE项目研究组通力合作，建立涵盖从细胞代谢、叶片直到冠层直到生态系统水平的光合作用模型，并用于发明 改进 光合效率的新途径，从而为光合作用工程改革 连续 增加新动力。
利用这种模型指导下的工程改革 策略，RIPE研究人员已经鉴定出多条可提高光能利用效率的新途径。在RIPE第一期项目中盖茨基金会投资了2500万美元，为期五年，其中多条改进 光合作用的途径已经通过工程改革 的办法 获得 系统验证。尤其是去年，《科学》杂志揭橥 了一份RIPE 项目研究团队的工作进展，注解 该途径可以有效提高20%作物产量，这与传统育种中每年仅有1-2%的产量增加相比是一个巨年夜 进步。
RIPE项目中的另外两个工程改革 途径目前在温室及初步年夜 田实验中也对产量产生巨年夜 提高着 用。“从发明 基因到这些基因被有效运用到改进 的作物中一般需要15年左右的时间，因此基于我们现在发明 的这些能够提高光合作用效率的超等 作物涌现 在农田中可能也要到2030年了”。Steve Long教授说。将这些已发明 的提高光合效率的途径有效用于作物改进 是当前RIPE的核心研究内容。
中国科学院上海植物生理生态研究所研究员朱新渊博 士是本次RIPE项目的负责人之一（Co-PI）。该研究所在光合作用研究方面具有较长历史，曾在光合作用多个研究领域做出过杰出进献 ，其中包含 光合磷酸化机理研究、光抑制机理、环式电子传递机理、光合作用对环境变更 的响应等。
近年来，植生生态所将继续在原有研究基础上，通过进一步年夜 力支持光合系统生物学研究、基因组编辑及合成生物学对象 包成长 、年夜 范围 年夜 田作物生长评估及测试平台构建等，为我国年夜 范围 开展光合作用系统及合成生物学研究提供坚实的团队、技术及平台基础。
页:
[1]