C4生物能源草在波动的光线下努力提高生产力

2022年1月20日整理发布：在最近发表在GCB Bioenergy上的一项研究中，伊利诺伊大学的一个团队评估了生物能源草种在光波动期间光合效率的局限性。

光合作用是植物用来将阳光转化为能量的自然过程。植物属于两种主要的光合作用类型，C3 和 C4。两种类型的区别在于 C4 植物运行碳浓缩机制(CCM)，这会增加 CO? Rubisco 酶周围的浓度。由于这种 CCM，C4 植物往往具有更高的水和氮利用效率。虽然已知光合效率在波动的光下会降低，但与 C3 植物相比，C4 植物是否面临更大的效率降低仍然未知。

“我们想知道 C3 和 C4 植物对波动光的反应，因为大田作物经历的限制因素之一是由于重叠的叶子、风或经过的云层的阴影以及太阳全天变化的角度而改变光。”伊利诺伊州的博士后研究员 Moonsub Lee 说，他领导了一项名为“使用超高产能源甘蔗 (ROGUE) 产生的可再生石油”的研究项目。

由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导的 ROGUE 正在设计两种产量最高的作物——甘蔗和芒草——以创造可用于生产生物柴油、生物喷气燃料、和生物制品。ROGUE 得到了生物与环境研究办公室和能源部的支持。

该项目的研究人员旨在通过检查其叶片气体交换来评估 C3 和 C4 生物能源草种在稳态和波动光照条件下的光合性能。他们研究了 12 种不同的生物能源草种，其中 6 种是 C3 种，另外 6 种是 C4。

“总体而言，C4 物种比 C3 物种在波动的光中吸收更多的碳，这两种类型的碳吸收量比基于稳态测量的预期低约 16%，”伊利诺伊州实现提高光合效率的博士后研究员 Ryan Boyd 说(RIPE) 项目，他还为 ROGUE 进行了这项研究。“C4对波动光的反应存在很多可和自然多样性，这提供了证据表明响应于波动光的光合效率可以提高C4生物能源草的生产力。”

虽然围绕 C3 和 C4 物种在不断变化的光照条件下的主题开展的研究不多，但本研究结果中发现的变化可用于未来的植物育种计划。这导致人们乐观地认为，我们可以针对生物能源草种以及其他作物的某些特征，以提高产量并减少我们国家对化石燃料的依赖。

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