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科学家研究有效的光合细菌以提高农作物产量

根据联合国的最新数据,世界目前的人口至少为77亿,而且每天都在增加。要养活这么多人并维持社会运转需要大量的后勤工作。尽管早期的文明是建立在丰富的食物基础上的,但由于人口众多,当今的人类不得不追赶。为了解决这个问题,科学家现在正在尝试寻找增加农业产量的新方法。

在《生物化学杂志》上发表的一项研究中,来自加拿大的一组研究人员报告了细菌如何通过改善一种称为RubisCO的酶来帮助提高作物产量。这种酶利用光能将二氧化碳掺入植物可以用来形成糖的有机分子中。

RubisCO在细菌中效果更好

RubisCO是一种在植物和光合微生物(例如蓝细菌)中发现的酶。科学家认为,这种酶由有助于光合作用的蛋白质亚基组成,是对古代地质学的一种回忆,当时二氧化碳是地球上最丰富的气体之一。如今,地球的状况有所不同:氧气现在是最丰富的气体,而二氧化碳却不那么普遍。这使得RubisCO在植物中效率低下,因为它无法区分氧气和二氧化碳。结果,它捕获了两种气体。植物需要后者发挥功能,但是在处理前者时,会产生植物无法使用的化合物。然后,它必须使用额外的能量来回收这些化合物。

相反,蓝细菌通过将二氧化碳捕集在称为羧基小体的隔室中而有效地工作。羧基体的蛋白质外壳不允许二氧化碳逸出。这有助于细菌中的RubisCO更好地发挥其功能,因为它只能获取二氧化碳。

蓝藻和其他光合细菌促进作物生长的潜力并没有因其酶的研究而停止。研究人员还研究了直接使用光合细菌对农产品的影响。在发表于《植物营养杂志》上的一项研究中,中国东北林业大学的研究人员研究了喷洒光合细菌对矮矮樱桃幼苗生长的影响。他们发现细菌对植物的生长有积极影响。

同时,园艺家向土壤或其他生长介质中添加有益细菌,以帮助植物更快地生长。这些微生物能够将较大的有机物分解为较小的化合物,植物可以很容易地将其吸收为营养源。

细菌可以解决食品安全问题吗?

粮食安全每年都成为一个严重的问题。全世界有十亿人经历有限的食物供应所带来的影响。国际社会采取了广泛的措施,以确保人类将来能够养活自己。像上面提到的那些新发展,可以帮助人类应对爆炸性的人口增长。如果农业能够有效地利用微生物来增加农作物的产量,那么人类距离解决世界粮食安全问题就近了一步。(相关:随着生物多样性的丧失,全球粮食安全面临风险。)

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