據(jù)《康奈爾紀(jì)事報(bào)》報(bào)道，康奈爾大學(xué)的研究人員利用細(xì)菌作為媒介，成功地將紅藻的關(guān)鍵區(qū)域轉(zhuǎn)移到煙草植物中，與使用未改變的蛋白質(zhì)種植的煙草相比，其光合作用和植物生長(zhǎng)速度提高了一倍。

這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是Rubisco，這是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中最豐富的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)通過固定碳來完成光合作用的第一步，但它很慢，很難區(qū)分二氧化碳和氧氣，這往往限制了植物的生長(zhǎng)和作物的產(chǎn)量。

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種紅藻，Griffithsia monilis (Gm)，其中含有Rubisco，其固定碳的效率比其他生物中的Rubisco高30%。Laura Gunn和她的合著者利用GmRubisco的3D結(jié)構(gòu)成功地將球形紅桿菌(RsRubisco)的少量區(qū)域嫁接到細(xì)菌Rubisco中。

“RsRubisco效率不高，但它與gmrubisco非常接近——它們就像表親——這意味著與陸地植物的Rubisco不同，它接受嫁接序列，”Gunn說?！癛sRubisco也不需要任何特殊的伴侶來折疊和組裝陸地植物?！?/p>

使用改變后的Rubisco，羧化率提高了60%，羧化效率提高了22%，RsRubisco區(qū)分二氧化碳和氧氣的能力提高了7%。當(dāng)將其移植到煙草中時(shí)，與未改變RsRubisco的煙草相比，其光合作用和植株生長(zhǎng)增加了一倍。

Gunn說:“我們還沒有達(dá)到超越野生型煙草的地步，但我們正走在正確的軌道上?！薄拔覀冎恍枰獙?duì)Rubisco性能進(jìn)行相當(dāng)適度的改進(jìn)，因?yàn)樵谡麄€(gè)生長(zhǎng)季節(jié)中，即使是很小的提高也會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的巨大變化，并且潛在的應(yīng)用跨越許多領(lǐng)域:更高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn);更高效、更實(shí)惠的生物燃料生產(chǎn);固碳方法;以及人工能源的可能性?！?/p>

這項(xiàng)研究得到了澳大利亞研究委員會(huì)轉(zhuǎn)化光合作用卓越中心、Formas未來研究領(lǐng)導(dǎo)者和歐洲區(qū)域發(fā)展基金的支持。