調控植物光合作用新“開關”被發現

　　美國密歇根州立大學的研究人員發現了一個調控植物光合作用的新“開關”，這項發表在新一期美國《國家科學院學報》上的成果，將有助于提高作物和生物燃料的產量。

　　植物通過光合作用來儲存太陽能，這些能量以兩種方式被儲存，用于植物的新陳代謝。植物吸收的能量必須與新陳代謝所消耗的能量均衡，否則植物將開始產生毒素，如果種植者不及時處理這種情況，植物就會死亡。

　　密歇根州立大學光合作用和生物能學特聘教授大衛·克萊默領導的團隊，重點研究了當光合作用生成的能量輸出與植物消耗的能量達不到均衡時發生的問題。據報道，他們研究發現，植物產生的毒素中有一種叫過氧化氫的物質，是激活一條光合路徑的信號，這一路徑被稱為循環電子流（CEF）。

　　克萊默說，確認這個“開關”的功能有助于提高植物產量、增強植物對環境的適應力，從而緩解在氣候變化條件下全球對于食品和燃料的需求壓力。“未來30年，我們需要顯著提高糧食產量，以滿足不斷增長的全球人口以及可能影響作物產量環境變化的需求。”

　　研究論文合著者、密歇根州立大學博士后研究員德塞拉·斯特蘭德說，雖然科學家對CEF進行了廣泛研究，但仍然對這個植物中的電子傳遞路線知之甚少。為了滿足植物細胞不斷波動的需求，類似CEF這樣的光合路徑必須能夠迅速連通和斷開。

　　斯特蘭德表示，為滿足全球對食品和燃料的需求而對植物和藻類的新陳代謝進行修改，就必須了解光合作用的過程，以及根據需要如何進行調整。“簡單地增加植物吸收的太陽能而不保持它與新陳代謝的均衡，可能會適得其反，甚至導致細胞死亡。”她說，“必須精細調節這一能量并確保均衡。”

　　“要提高植物的產量并不容易，部分原因在于光合作用涉及到生物學中一些最具活性的化學物質，是一個極不穩定的過程。”克萊默說，“我們知道CEF是光合作用中的一個重要過程，尤其是在植物處于干旱、寒冷或者炎熱等環境下，但我們不知道它是如何調控的。不過，現在我們已經掌握了觸發光合作用的一個要件。”

　　光合作用著實神奇，能在萬分之一秒的瞬間完成光子、激子、電子、離子等傳遞和轉化的復雜物理和化學過程，這種高效機制是當今科學技術遠遠不能企及的。要徹底揭開這一謎團，需要多學科的交叉研究。事實上，當代幾乎所有的物理、化學學科中，最先進的設備與技術都可以用到光合作用研究中來。未來，或許會有那么一天，通過模擬光合作用，人們可以從工廠里直接獲取食物，而不再一味依靠植物提供。