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研究表明植物如何进化以促进生长

谢菲尔德大学的科学家们已经向前迈出了一步,了解进化如何改变野生植物的光合作用过程,以帮助它们更快地生长。有朝一日,这一发展可用于提高作物产量,以帮助全球粮食安全斗争。在生态学快报发表的一项开创性的新研究中,大学动物与植物科学系的研究人员展示了如何利用C4 光合作用过程。

研究表明植物如何进化以促进生长

光合作用从空气中吸收二氧化碳并将其转化为新的植物生长。虽然大多数裤子使用C3光合作用,但是在炎热气候下的植物已经进化出C4光合作用以在其叶子中浓缩二氧化碳以提高植物生产力。Marjorie Lundgren,博士 来自大学的学生研究了一种独特的非洲草种,它使用多种C4,C3和C3-C4光合作用类型。

她说:“我们需要了解C4光合作用是如何从C3光合作用的祖先形式进化而来的,这种光合作用缺乏二氧化碳浓缩泵。“为了使泵工作,C4叶片需要特殊的解剖学排列,但我们对它的发展和演变仍然知之甚少。”

Lundgren博士前往南非,坦桑尼亚,赞比亚,津巴布韦,喀麦隆,莫桑比克和澳大利亚为她的研究收集植物材料,并与当地植物学家合作。该研究旨在认识到叶片的特征,这些特征在C4和非C4 植物之间始终不同。它发现了一个单一的发育变化 - 许多小静脉的插入 - 导致叶片解剖学的排列适合C4光合作用。

到目前为止,大多数旨在了解C4叶片解剖结构的研究比较C3和C4物种,但也捕获了不仅与C4进化有关的变化,而且还有自物种分化以来积累的其他变化。这使得很难清楚地区分哪些变化与C4出现直接相关。

研究的草种的独特性意味着研究人员能够识别与C4光合作用直接相关的叶解剖变化。“由于这种新方法,我们能够澄清,只需要一次发育变化就可以进行C4光合作用,而之前的研究推断出需要进行一些解剖学变化,”Lundgren博士说。

她补充说:“国际上有大量努力将C4光合作用转化为C3作物以提高产量。我们的研究阐明了产生功能性C4叶片需要哪些解剖学变化,以后采用哪些解剖学变化来进一步改善C4光合作用。“有了这些知识,我们现在可以开始研究负责的遗传变化,最终可以将这些变入水稻,以提高作物产量。”

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