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(来源:全球变化研究信息中心)
9月11日,《科学》(Science)发表题为《双循环二氧化碳固定促进拟南芥生长与脂质合成》(Dual-cycle CO₂ Fixation Enhances Growth and Lipid Synthesis in Arabidopsis Thaliana)的文章表明,引入苹果酰辅酶A-甘油酸循环的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植物,其CO₂固定率和脂质合成能力均显著提升。
在自然界中,植物主要依赖卡尔文-本森-巴沙姆循环(Calvin-Benson-Bassham, CBB)来固定大气中的CO₂。然而,该传统途径合成乙酰辅酶A(Acetyl-CoA)的效率低下,且伴随碳损失。来自中国台湾中央研究院(Academia Sinica)的研究人员在拟南芥植物中创新性地引入了一种名为苹果酰辅酶A-甘油酸(malyl-CoA-glycerate, McG)循环的新型合成代谢途径,成功解决了植物光合作用中乙酰辅酶A效率低下及光呼吸碳损失问题。
结果表明:①McG循环通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate Carboxylase)额外固定CO₂,并将光呼吸产物乙醇酸(Glycolate)转化为乙酰辅酶A,有效减少了碳损失。②引入McG循环的拟南芥植株,其光系统蛋白丰度、光系统II(Photosystem II, PSII)效率及大气CO₂浓度下的碳固定速率均显著提升。③McG植株的整体生物量与种子产量实现显著增长。该研究使拟南芥CO₂固定率翻倍,种子产量提高2倍,脂质合成增强,为高效固碳和作物增产提供了突破性策略。
(全球变化研究信息中心)