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新技術快速測量植物光合作用 幫助農民提高產量

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/05/20
科學家在這樣的田間試驗中分析了數千種植物,以確定哪種基因調整最有效地提高作物產量。現在,他們可以使用一種只需10秒而不是傳統30分鐘的測量技術,來評估轉基因作物。圖片來源:Beau Barber /伊利諾伊大學

根據【Remote Sensing of Environment】雜誌的一期特刊中,科學家們已展示出一種新技術,可以更快地掃描整個植物領域,從而改善其從太陽獲取能量的自然能力。

這個國際團隊使用先進的工具,仔細分析數以千計的植物原型,以確定哪種基因調整最有效,以便幫助農民在更少的土地上,為農民提供更多的選擇,來開發農作物。

美國伊利諾伊大學博士後研究員Katherine Meacham-Hensold,領導了這項名為『實現提高光合效率(Realizing Increased Photosynthetic Efficiency, RIPE)』 的研究項目工作。

Meacham-Hensold說:「傳統測量植物光合作用需要30分鐘,這種方法大約在10秒內。這是一個重大進步,因為它允許我們的團隊分析大量的遺傳物質,以有效地確定可以大大提高作物性能的特性。」

由伊利諾伊州領導的RIPE,透過改善光合作用來提高作物的生產力。光合作用是所有植物用來將陽光轉化為能量和產量的自然過程。RIPE得到比爾與梅林達蓋茨基金會、美國食品和農業研究基金會(FFAR),以及英國政府國際發展部(DFID)的支持。

評估光合作用的傳統方法,分析了透過葉子氣體交換的大量資訊,但每片葉子需要30分鐘。更快或更高通量的方法,稱為光譜分析,分析從葉子反射回來的光,在短短10秒內預測光合能力。

研究人員說:「在這項研究之前,我們不知道改變植物的光合作用途徑,是否會改變光譜測量檢測到的信號。」

RIPE 研究主導 Carl Bernacchi表示,雖然他們可以證明這種方法可以用來篩選已經改造光合作用的作物,但研究人員還沒有發現光譜分析的確切措施。光譜分析需要定製模型,將光譜數據轉換為每年必須重建的光合能力測量。救人員的下一個挑戰是找出他們正在測量的內容,以便建立可以年復一年地用於比較結果的預測模型。

RIPE執行委員會成員Christine Raines 表示:「儘管仍存在障礙,光譜分析是一種改變遊戲規則的技術,可用於評估各種光合作用的改良,以挑出最有可能和可持續增加作物產量的變化,而這些工具可以幫助我們為農民開發高產作物。」