生物学家在其中发现了一个新基因加州杨树（毛果杨）— 命名助推器- 增强光合作用并可以提高树高。
表达水平增加的转基因杂交杨BSTR提高温室条件下的光合作用效率和生物量。图片来源：Feyissa等人.、二：10.1016/j.devcel.2024.11.002。
“从历史上看，许多研究都集中在稳态光合作用，其中每个条件都保持恒定，”共同高级作者说史蒂文·伯吉斯博士是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究员。
“然而，这并不代表光线随时变化的现场环境。”
“在过去的几年里，这些动态过程被认为更加重要，但还没有得到很好的理解。”
在这项新研究中，伯吉斯博士和他的同事们将重点放在杨树上，因为它们是一种快速生长的作物，也是制造生物燃料和生物产品的主要候选者。
他们在室外研究地块中采集了大约 1,000 棵树的样本，分析了它们的物理特征和基因组成，以进行全基因组关联研究 (GWAS)。
他们利用全基因组关联分析（GWAS）群体来寻找与光合作用猝灭有关的候选基因，光合作用猝灭是调节植物在阳光和阴影之间调整的速度并消散过多阳光带来的多余能量以避免损害的过程。
其中基因之一，助推器（BSTR），是不寻常的，因为它是杨树所独有的，尽管它在核基因组中包含源自叶绿体的序列。
“我们发现这个基因能够增加 Rubisco 含量和随后的光合作用活性，从而在温室条件下生长出更高的极地植物，”作者说。
“在野外条件下，他们发现具有较高表达量的基因型助推器身高高达 37%，增加了每株植物的生物量。”
研究人员还插入助推器在模型工厂拟南芥，导致生物量和种子产量的增加。
这一发现表明了更广泛的适用性助推器可能会引发其他植物更高的产量。
“这是令人兴奋的第一步，虽然这些都是小规模的实验，还有很多工作要做，如果我们能够大规模重现结果，这个基因有潜力增加作物的生物量产量， ”伯吉斯博士说。
“研究的后续步骤可能包括在其他生物能源和食品植物中进行测试，记录不同生长条件下的植物生产力，以分析长期成功。”
“我们还将调查 GWAS 研究中发现的其他可能有助于作物改良的基因。”
这发现本周出现在杂志上发育细胞。
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比鲁克·A·费伊萨等人。孤儿基因助推器提高光合作用效率和植物生产力。发育细胞，2024 年 12 月 3 日在线发布； doi：10.1016/j.devcel.2024.11.002
