稻米是世界的主要糧食之一，但它目前使用的C3光合作用途徑效率較低。一項旨在培育高產(chǎn)和高效節(jié)水的水稻品種國際長期研究合作項目已經(jīng)成功地將C4光合作用特性從玉米引入到水稻中。研究人員預測，將更有效的C4光合作用特性引入水稻，有可能將光合作用效率提高50%，提高氮肥利用效率，并使水分利用效率提高一倍。該研究成果已發(fā)表在學術期刊《植物生物技術》（Plant Biotechnology）上。

C4水稻項目聯(lián)合團隊由劍橋大學、牛津大學、華盛頓州立大學、馬克斯·普朗克分子植物生理學研究所、萊布尼茨生物化學研究所和澳大利亞國立大學組成。研究團隊包括擁有從顯微鏡學到生理學、植物育種和建模等多種專業(yè)知識的科學家。項目資金來自比爾和梅林達·蓋茨基金會和ARC轉(zhuǎn)化光合作用卓越中心。

研究人員將玉米中編碼C4光合途徑中5種酶的5種基因組合成一個單一的基因結構，并將其植入水稻植株中。利用合成生物學，研究人員可以同時引入幾個基因，在短短一年內(nèi)就可以種植植物，并可以在幾個月內(nèi)非?？焖俚刂匦略O計其“構建體”。新技術大幅縮短了科學研究的周期。另一個關鍵結果是實現(xiàn)了基因表達，同時讓相關的酶在植物的正確細胞中發(fā)揮了活性和功能。下一步的工作是將16個基因組裝成一個構建體，控制整個代謝途徑，向培育功能性C4水稻繼續(xù)邁進。

來源：photosynthesis.org