“应对全球变暖下粮食安全挑战 我国科学家独辟蹊径获突破性进展”

本公司上海4月22日电(记者张建松)随着温室效应的加剧，全球变暖带来的“高温压力”，给世界粮食安全带来了严重威胁。 利用先进的遗传工程手段，中科院分子植物科学卓越创新中心、植物分子遗传国家要点实验室郭房庆研究组，经过6年多的努力，在提高植物光合效率和产量方面取得了突破性进展。

郭庆研究员表示，植物细胞中的叶绿体是进行光合作用的地方，高强光条件和高温胁迫，会引起叶绿体中活性氧的积累，抑制光合作用过程。 其主要原因是叶绿体内光合复合体psii关键蛋白质d1迅速分解，叶片光合功能下降，作物减产。

在高光照条件或高温胁迫下，如何提高叶绿体内光合复合体psii的修复效率，进而增强植物的光合效率，提高生物量和产量，是该行业科学家基础性的科学问题和挑战性难题。

在以往的研究中，科学家们大多致力于从叶绿体内寻求处理的途径。 在中科院先导项目、科技部国家要点研发计划、国家自然科学基金委员会等相关项目的资助下，郭房庆将带领陈娟华、陈思婷等研究小组成员，突破思维定势，另辟蹊径。

他们利用先进的基因工程手段，克隆出由全新的高温响应启动子驱动的“融合基因”，并整合了拟南芥、烟草和水稻的基因组。 经过基因转换，在拟南芥、烟草和水稻3种植物中，成功建立了一种全新的细胞核融合基因表达的d1蛋白合成路径。

“这相当于建立了植物细胞d1蛋白质合成的双途径机制。 一条是天然的叶绿体途径，另一条是基因工程制造的细胞核途径。 通过增加植物细胞核源d1的合成途径，为植物补充d1，可以提高植物的耐高温性和光合效率，提高生物量和产量。 ”。 郭房庆说。

研究表明，具有“d1蛋白质合成双途径”的拟南芥、烟草和水稻改良株系在耐高温、光合效率、二氧化碳同化速度、生物量等方面均比野生型大幅增加，效果显著。 科研小组分别在上海松江和海南三亚陵水育种基地，常年验证水稻遗传工程改良株系产量，水稻增产幅度在8.1%-21.0%之间。

21日，国际权威学术杂志《自然植物》发表了相关研究论文。