康奈尔大学的研究团队成功解决了提升植物生产力和增加碳封存的分子难题，他们将一种高效红藻的关键区域转移到烟草植物中，利用细菌作为媒介。
该研究由农业与生命科学学院的助理教授劳拉·冈恩（Laura Gunn）共同撰写，并在《自然植物》上发表。
研究聚焦于Rubisco，这是一种在地球生态系统中含量丰富的蛋白质。Rubisco通过固定碳来完成光合作用的第一步，广泛存在于植物、红藻、绿藻及细菌中。由于Rubisco反应缓慢且难以区分氧气和二氧化碳，这成为了Gunn及其团队研究的重点，导致Rubisco常常限制植物的生长和作物的产量。
一种红藻Griffithsia monilis（Gm）中的Rubisco，其固定碳效率比其他生物高出30%。科学家们对将高效的GmRubisco移植到水稻、小麦、大豆和烟草等植物中以提高产量充满兴趣，但至今无人成功诱导植物表达。
Gunn表示，Rubisco需要多种“伴侣”蛋白质来折叠、组装和活跃，而烟草植物中有7种这样的伴侣，大多数红藻中的伴侣仍然未知。
在研究中，Gunn和合著者成功解析了GmRubisco的3D结构，并利用这些信息将球形红杆菌（RsRubisco）的部分区域嫁接到细菌Rubisco中。
“RsRubisco的效率不高，但与gmrubisco非常接近，像是表亲，这意味着它能接受嫁接序列，”Gunn说。“RsRubisco也不需要特殊伴侣来折叠和组装。”
这一变化使羧基化率提高了60%，羧基化效率提高了22%，RsRubisco区分二氧化碳和氧气的能力提高了7%。
随后，作者将细菌突变体移植到烟草中，与未经改变的RsRubisco种植的烟草相比，其光合作用和植物生长增加了一倍。Gunn指出，烟草是最容易操纵Rubisco的陆地植物，适合用于开发更有效的Rubisco，以便转移到更多农作物中。
Gunn表示：“我们尚未超越野生型烟草，但正在朝着正确的方向前进。我们只需对Rubisco性能进行适度改进，因为即使是微小的提升也能在整个生长季节中带来显著的植物生长和产量变化，潜在应用涵盖多个领域：更高的农业生产；更高效、更实惠的生物燃料生产；固碳方法；以及人工能源的可能性。”
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希望本篇文章《红藻蛋白在烟草双株生长中的应用》能对你有所帮助！
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