科学家打开作物增产地“任督二脉”，首次在田间获得超级烟草

1月4日，顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表了一项最新研究：对植物进行生化途径的改造，在野外田间试验的烟草生产能力提高了逾40%，堪称打通"任督二脉"，成为了"超级作物"。该项研究由美国伊利诺伊大学卡尔R.沃兹基因组生物学研究所植物科学、作物科学教授Donald Ort教授团队及美国农业部的研究人员完成。

该研究也是RIPE（研究增进光合作用效率方法的计划 Realizing Increased Photosynthetic Efficiency）的一部分。RIPE由伊利诺伊大学牵头，其项目成员单位包括美国农业部光合作用研究单位、英国艾斯克斯大学、英国兰卡斯特大学、澳大利亚国立大学、中国科学院上海植物生理生态研究所、澳大利亚联邦科工委、美国加州伯克利大学和美国路易斯安那大学，受比尔-梅琳达盖茨基金会（BMGF）等机构的支持。主要目标是通过工程改良提高主要农作物光合作用光能利用效率，进而提高作物产量可持续地提高全球粮食生产率。

在植物中，光合作用要求二磷酸核酮糖（RuBP）在RuBisCO酶（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）的作用下发生羧化。然而，RuBisCO酶无法区分二氧化碳和氧气，在它的作用下，RuBP实际上参与了两种过程：生成能量获得碳素的卡尔文循环（光合作用中碳反应的一部分），以及消耗能量释放碳素的光呼吸。

在大多数的C3类植物中，如大豆、大米、小麦种，都存在着光呼吸作用。光呼吸也是植物进化出的一种自卫方式，可消除多余的NADPH和ATP，减少细胞受损的可能。一般来说，光呼吸会抵消掉30%的光合作用，因此也被称为"卡尔文循环中的漏逸"。