美國密歇根州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)調(diào)控植物光合作用的新“開關(guān)”，這項(xiàng)發(fā)表在新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上的成果，將有助于提高作物和生物燃料的產(chǎn)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(chǎn)生毒素，如果種植者不及時(shí)處理這種情況，植物就會死亡。

　　密歇根州立大學(xué)光合作用和生物能學(xué)特聘教授大衛(wèi)·克萊默領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，重點(diǎn)研究了當(dāng)光合作用生成的能量輸出與植物消耗的能量達(dá)不到均衡時(shí)發(fā)生的問題。據(jù)報(bào)道，他們研究發(fā)現(xiàn)，植物產(chǎn)生的毒素中有一種叫過氧化氫的物質(zhì)，是激活一條光合路徑的信號，這一路徑被稱為循環(huán)電子流（CEF）。

　　克萊默說，確認(rèn)這個(gè)“開關(guān)”的功能有助于提高植物產(chǎn)量、增強(qiáng)植物對環(huán)境的適應(yīng)力，從而緩解在氣候變化條件下全球?qū)τ谑称泛腿剂系男枨髩毫Α?ldquo;未來30年，我們需要顯著提高糧食產(chǎn)量，以滿足不斷增長的全球人口以及可能影響作物產(chǎn)量環(huán)境變化的需求。”

　　研究論文合著者、密歇根州立大學(xué)博士后研究員德塞拉·斯特蘭德說，雖然科學(xué)家對CEF進(jìn)行了廣泛研究，但仍然對這個(gè)植物中的電子傳遞路線知之甚少。為了滿足植物細(xì)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?qū)κ称泛腿剂系男枨蠖鴮χ参锖驮孱惖男玛惔x進(jìn)行修改，就必須了解光合作用的過程，以及根據(jù)需要如何進(jìn)行調(diào)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(dǎo)致細(xì)胞死亡。”她說，“必須精細(xì)調(diào)節(jié)這一能量并確保均衡。”

　　“要提高植物的產(chǎn)量并不容易，部分原因在于光合作用涉及到生物學(xué)中一些最具活性的化學(xué)物質(zhì)，是一個(gè)極不穩(wěn)定的過程。”克萊默說，“我們知道CEF是光合作用中的一個(gè)重要過程，尤其是在植物處于干旱、寒冷或者炎熱等環(huán)境下，但我們不知道它是如何調(diào)控的。不過，現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了觸發(fā)光合作用的一個(gè)要件。”

　　光合作用著實(shí)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(zhuǎn)化的復(fù)雜物理和化學(xué)過程，這種高效機(jī)制是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能企及的。要徹底揭開這一謎團(tuán)，需要多學(xué)科的交叉研究。事實(shí)上，當(dāng)代幾乎所有的物理、化學(xué)學(xué)科中，最先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)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。