关爱儿童白癜风患者 http://hunan.ifeng.com/a/20170626/5773085_0.shtml年8月5日发布，内容增加版。
年最近的一项研究发现了一种叫做莱茵衣藻的绿藻光合过程中缺失的一环，这种绿藻可以用来提高作物产量。来源:RIPE
光合作用是植物和藻类用来捕捉阳光并将二氧化碳固定在富含能量的糖类中的自然过程，这些糖类促进生长、发育，对于农作物来说，还促进产量。藻类进化出专门的二氧化碳浓缩机制(CO2-concentratingmechanism,CCM),比植物更有效地进行光合作用。年8月5日这周在《国家科学院院刊》上，路易斯安那州立大学(lsu)和约克大学的一个团队报道了绿藻ccm中一个长期无法解释的步骤——这是开发粮食作物功能ccm以提高生产率的关键。
lsu的streva校友教授兼提高光合效率(成熟)成员詹姆斯莫罗尼(jamesmoroney)说:大多数作物都受到光呼吸的困扰，光呼吸发生在一种被称作核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）的酶将二氧化碳“固定”到能够被植物使用或储存的糖分子中——驱动光合作用的酶——不能区分维持生命的二氧化碳和浪费植物大量能量的氧分子的时候。最终，我们的目标是在作物中设计ccm，使rubisco周围有更多的二氧化碳，使其更有效，更不容易捕获氧分子——这是一个随着温度升高而恶化的问题。
由伊利诺伊大学领导的成熟是一个国际研究项目，在比尔和梅林达盖茨基金会、美国食品和农业研究基金会(ffar)和英国*府国际发展部(dfid)的支持下，通过改善光合作用来提高作物产量。
二氧化碳相对容易扩散穿过细胞膜，而碳酸氢盐(HCO3-)由于其负电荷而扩散速度慢约50，倍。被昵称为chlamy的绿藻莱茵衣藻(chlamydomonasreinhardtii)将碳酸氢盐通过三层细胞膜运送到聚集着Rubisco酶的“房间”，称为pyrenoid蛋白核的细胞器，其中碳酸氢盐被转化为二氧化碳，并固定为糖。
“在此之前，我们不明白碳酸氢盐是如何越过第三个门槛进入pyrenoid的，”ananyamukherjee说，他在进入内布拉斯加-林肯大学做博士后研究之前，是lsu的研究生领导这项工作的。“多年来，我们试图找到缺失的部分，但结果发现这一步涉及三种转运蛋白——这是我们对莱茵衣藻ccm理解中缺失的一环。”
年8月5日本周在《国家科学院院刊》上，路易斯安那州立大学(lsu)和约克大学的一个团队报道了绿藻ccm中一个长期无法解释的步骤，这是在粮食作物中开发功能性ccm以提高生产率的关键。研究人员发现了被称为莱茵衣藻的绿藻光合过程中缺失的一环，这一环可以用来提高作物产量。来源:RIPEProject
约克大学讲师卢克·麦金德(lukemackinder)在生物技术和生物科学研究委员会(bbsrc)和leverhulme信托基金的支持下，与成熟团队合作进行这项工作，他说:“虽然其他运输蛋白是已知的，但我们推测这些蛋白更容易与作物共享，因为chlamy与植物的关系比其他光合藻类更密切，如蓝细菌或硅藻。
在作物中产生一种功能性ccm需要三样东西:储存rubisco的隔间，将碳酸氢盐带入隔间的运输工具，以及将碳酸氢盐转化为二氧化碳的碳酸酐酶。
路易斯安那州立大学生物学教授吉姆莫罗尼在大学生命科学大楼内的实验室里研究藻类光合作用。莫罗尼的工作是由万美元的盖茨基金会倡议资助的，旨在探索提高作物光合作用的方法。目标是提高水稻、大豆和其他作物的产量，让它们更好地将阳光转化为食物能量。来源
SU
在年的一项研究中，澳大利亚国立大学的RIPE同事证明，他们可以在作物中添加一种叫做羧基体的隔间，这种隔间类似于蛋白核（pyrenoid）的细胞器。现在这项研究完成了一系列可能的转运蛋白，这些蛋白可以将碳酸氢盐从细胞外运送到作物叶细胞的羧基体结构中。
莫罗尼说:“我们的研究表明，在作物中创造一种功能性ccm可以帮助作物保存更多的水分，并可以显著减少作物光呼吸的能源消耗过程——这种过程随着温度的升高而恶化。发展能够更有效地进行光合作用的抗气候变化作物对保护我们的粮食安全至关重要。”
在比尔和梅林达·盖茨基金会、美国食品和农业研究基金会和英国*府国际发展部的支持下，实现光合效率的提高(成熟)是设计主要粮食作物，以更有效地将太阳能转化为粮食，从而可持续地提高全球粮食产量。
庄稼是不是长得太慢了？
近年来一直专注慈善事业的比尔盖茨也注意到了它的重要性，因为这影响的是全球的粮食问题。
所以，比尔盖茨通过盖茨基金会投资了一个被称为「提高光合作用效率」（RIPE）的项目。
该项目由伊利诺伊大学以及其他八个国家和国际研究机构合作进行，他们试图通过改善光合作用的方式，来让农作物生产率翻倍。
植物都需要通过阳光驱动的光合作用来产生生长的能量，转化的能量越多，就能增长得越快。但植物的光合作用也存在一些缺陷。
实际上，照射在植物上的阳光中，仅有一小部分最终促进植物的生长，这意味着我们的农作物生产的粮食，远远少于其可以达到的水平。
RIPE的主管表示：
我们很久以来就意识到植物生长的效率很低，但没有意识到的是，我们可以改变它。
在放出的视频中，研究人员展示了他们正在尝试的突破：包括加速光合作用以捕获更多二氧化碳分子、帮助叶片更快地适应不断变化的光照条件、研究植物如何代谢「光呼吸过程」的产物。
具体来说，植物在光合作用中有一种称为Rubisco的酶，会捕获二氧化碳并将其转化为植物的糖，研究人员希望加快植物中Rubisco的活性，来提高农作物的生产力。
另外，Rubisco效率低下的原因在于它很难区分二氧化碳和氧气。
这种错误吸收，会让植物必须消耗生长能量的光呼吸，来回收氧气分子生成的化合物，所以研究人员找到一种替代途径来缩短光呼吸的过程，现在已经证明可以让植物生长速度提高40%。
研究人员还发现，当阳光从高强度直射转到云层后时，植物会产生保护机制而无法迅速适应减少的光线，在数分钟或数小时内会抑制光合作用，所以他们用加速这种过渡的方法，来让植物在光起伏不定的情况下也继续进行光合作用。
团队通过对阳光转化为能量的化学过程进行建模来研究，看看哪些变化会导致生产率最大提高——就像汽车专家对生产线进行改进以最大程度提高产量一样。
虽然目前还主要在计算机建模的理论研究阶段，但团队也同步在繁殖迅速且易于遗传转化的烟草上进行实验，这样可以缩短测试周期。
如果干预光合作用成功，后续这项技术将能应用在水稻、玉米、木薯等重要农作物中，将它们的生产率提高一倍。
比尔盖茨的参与，将为该研究提供足够的资金支持。他预计这些高产作物距离在世界各地的农场上种植还差几年，它们还需要通过安全测试，以及赢得消费者的认可。
比尔盖茨说道：
这是一项急需完成的技术突破，因为世界正面临着餐桌旁的危机。
随着人口的增长和饮食的变化，到年，我们将需要增加60％到70％的粮食产量。
与此同时，气候危机也会给我们带来更多的压力。不稳定的干旱、病虫害和农作物疾病的蔓延，都会造成粮食供应不足。
这种让植物快速生长的「超能力」，可以给发展中国家贫困地区的人们带来很大帮助，使其不受温饱困扰，还为他们带来农业上的经济发展。
比尔盖茨表示，在未来几年中，面临饥饿风险最大的人是世界上最贫穷的人。他们生活在人口增长迅速的地区，经常依靠耕种养家糊口并赚取收入。
全球粮食危机没有单一的解决方案，我们需要在农业的所有领域进行创新，以提高生产力；需要用于抗旱，抗洪，抗病虫害的作物的改良种子品种；需要更好的数据帮助农民更有效地管理农作物和牲畜；我们还需要改变一些改变游戏规则，以带来更大的农业突破。
离开微软后，比尔盖茨一直在从事盖茨基金会相关的公益慈善工作。
自从比尔盖茨和他的妻子梅琳达在2年成立了盖茨基金会后，他千亿资产的绝大部分几乎都用在了全球健康问题和大量不平等现象上。
▲图片来自：《走进比尔：解码比尔盖茨》
尽管这些目标看起来很宏大，但比尔盖茨并不是通过捐钱来「投资梦想」，而是把它们落实到贴近人们实际生活的具体问题里，关于那些缺乏
