美國密歇根州立大學(xué)的研究人員發(fā)現了一個(gè)調控植物光合作用的新“開(kāi)關(guān)”，這項發(fā)表在新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報》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(guò)光合作用來(lái)儲存太陽(yáng)能，這些能量以?xún)煞N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(kāi)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(huì )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·克萊默領(lǐng)導的團隊，重點(diǎn)研究了當光合作用生成的能量輸出與植物消耗的能量達不到均衡時(shí)發(fā)生的問(wèn)題。據報道，他們研究發(fā)現，植物產(chǎn)生的毒素中有一種叫過(guò)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(chēng)為循環(huán)電子流（CEF）。

　　克萊默說(shuō)，確認這個(gè)“開(kāi)關(guān)”的功能有助于提高植物產(chǎn)量、增強植物對環(huán)境的適應力，從而緩解在氣候變化條件下全球對于食品和燃料的需求壓力。“未來(lái)30年，我們需要顯著(zhù)提高糧食產(chǎn)量，以滿(mǎn)足不斷增長(cháng)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(zhù)者、密歇根州立大學(xué)博士后研究員德塞拉·斯特蘭德說(shuō)，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(xiàn)知之甚少。為了滿(mǎn)足植物細胞不斷波動(dòng)的需求，類(lèi)似CEF這樣的光合路徑必須能夠迅速連通和斷開(kāi)。

　　斯特蘭德表示，為滿(mǎn)足全球對食品和燃料的需求而對植物和藻類(lèi)的新陳代謝進(jìn)行修改，就必須了解光合作用的過(guò)程，以及根據需要如何進(jìn)行調整。“簡(jiǎn)單地增加植物吸收的太陽(yáng)能而不保持它與新陳代謝的均衡，可能會(huì )適得其反，甚至導致細胞死亡。”她說(shuō)，“必須精細調節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)極不穩定的過(guò)程。”克萊默說(shuō)，“我們知道CEF是光合作用中的一個(gè)重要過(guò)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控的。不過(guò)，現在我們已經(jīng)掌握了觸發(fā)光合作用的一個(gè)要件。”

　　光合作用著(zhù)實(shí)神奇，能在萬(wàn)分之一秒的瞬間完成光子、激子、電子、離子等傳遞和轉化的復雜物理和化學(xué)過(guò)程，這種高效機制是當今科學(xué)技術(shù)遠遠不能企及的。要徹底揭開(kāi)這一謎團，需要多學(xué)科的交叉研究。事實(shí)上，當代幾乎所有的物理、化學(xué)學(xué)科中，最先進(jìn)的設備與技術(shù)都可以用到光合作用研究中來(lái)。未來(lái)，或許會(huì )有那么一天，通過(guò)模擬光合作用，人們可以從工廠(chǎng)里直接獲取食物，而不再一味依靠植物提供。