生物學家在其中發現了一個新基因加州楊樹（毛果楊）— 命名助推器- 增強光合作用並可提高樹高。
表達量增加的轉基因雜交楊BSTR提高溫室條件下的光合作用效率和生物量。圖片來源：Feyissa等人.、二：10.1016/j.devcel.2024.11.002。
「從歷史上看，許多研究都集中在穩態光合作用，其中每個條件都保持恆定，」共同高級作者說史蒂文‧伯吉斯博士是伊利諾大學厄巴納-香檳分校的研究員。
“然而，這並不代表光線隨時變化的現場環境。”
“在過去的幾年裡，這些動態過程被認為更加重要，但還沒有得到很好的理解。”
在這項新研究中，伯吉斯博士和他的同事將重點放在楊樹上，因為它們是一種快速生長的作物，也是製造生物燃料和生物產品的主要候選人。
他們在戶外研究地塊中採集了大約 1,000 棵樹的樣本，分析了它們的物理特徵和基因組成，以進行全基因組關聯研究 (GWAS)。
他們利用全基因組關聯分析（GWAS）群體來尋找與光合作用猝滅有關的候選基因，光合作用猝滅是調節植物在陽光和陰影之間調整的速度並消散過多陽光帶來的多餘能量以避免損害的過程。
其中基因之一，助推器（BSTR），是不尋常的，因為它是楊樹所獨有的，儘管它在核基因組中包含源自葉綠體的序列。
「我們發現這個基因能夠增加 Rubisco 含量和隨後的光合作用活性，從而在溫室條件下生長出更高的極地植物，」作者說。
「在野外條件下，他們發現具有較高表達量的基因型助推器身高高達 37%，增加了每株植物的生物量。
研究人員也插入助推器在模型工廠擬南芥，導致生物量和種子產量的增加。
這項發現顯示了更廣泛的適用性助推器可能引發其他植物更高的產量。
「這是令人興奮的第一步，雖然這些都是小規模的實驗，還有很多工作要做，如果我們能夠大規模重現結果，這個基因有潛力增加作物的生物量產量， 」伯吉斯博士說。
“研究的後續步驟可能包括在其他生物能源和食品植物中進行測試，記錄不同生長條件下的植物生產力，以分析長期成功。”
“我們還將調查 GWAS 研究中發現的其他可能有助於作物改良的基因。”
這發現本週出現在雜誌上發育細胞。
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比魯克·A·費伊薩等人。孤兒基因助推器提高光合作用效率和植物生產力。發育細胞，2024 年 12 月 3 日線上發布； doi：10.1016/j.devcel.2024.11.002
