研究人员在台湾中央研究院在植物生物技术领域取得了前所未有的突破：设计了一个合成生化回路，可以与自然光合作用并行工作，使植物能够固定多达50%的二氧化碳。
这项研究发表在《科学》杂志上，标志着植物首次能够同时执行两条活跃的碳固定途径。
高产量的模式植物
由廖俊智博士领导的团队，他是中央研究院的院长，也是代谢生物技术的权威，使用了拟南芥来验证该系统。结果令人惊讶：
- 生长加速
- 更高的生物质和脂质含量
- 种子产量是未改良样本的三倍
McG循环：补充光合作用的合成途径
这项创新基于开发malyl-CoA–glycerate (McG) 循环，这是一种人工代谢途径，重新利用光呼吸的副产品，这些副产品通常被认为效率低下。
这个新循环与卡尔文循环一起工作，将碳重新导向乙酰辅酶A的合成，这是形成植物油和脂质的关键前体。
“这些是神奇的植物”，研究人员赞叹道，因为它们具有前所未有的能力，可以执行两种碳固定过程。
农业影响：更少资源下的更多生物质
虽然实验是在实验室进行的，但其应用可能对受以下因素影响的农业地区产生变革性影响：
- 长期干旱
- 水资源压力
- 土壤退化
在高价值作物如葡萄、樱桃、蓝莓、苹果和核果类果树中，这种生理改进可能会：
- 增加每公顷产量
- 改善水果的能量含量
- 延长开花和果实填充期
对水敏感的作物：橄榄和鳄梨成为关注焦点
像橄榄和鳄梨（牛油果）这样的物种高度依赖水资源的可用性，可能会从每单位水的更高光合效率中受益，从而实现：
- 在相同或更少的水消耗下获得更多生物质
- 在热浪中具有更高的弹性
植物生物技术可以补充自然光合作用，帮助我们在相同的农业面积上获得更高的产量。
下一步：从实验室到田间
中央研究院制定了一条路线图，以扩大这一创新：
- 将McG系统转移到商业作物中
- 进行田间试验以验证遗传稳定性和农业表现
- 根据转基因和基因编辑法规进行优化
- 开发许可证和知识产权以进行工业分销
为危机中的地球提供智能作物
这一进展不仅承诺提高农业生产力，还积极贡献于缓解气候变化。
在一个需要捕获更多碳和可持续生产食物的世界中，台湾的改良植物可能开启一个新的具有弹性、高效和再生能力的作物时代。
