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华南农业大学生命科学学院彭新湘教授做客“植物生物学前沿论坛”

来源: 责任编辑:涂立超 发布:2022-06-20 点击量:


(通讯员 熊会 郭运玲)6月17日下午,我校第138期植物生物学前沿论坛在第一综合楼A102如期举行,华南农业大学生命科学学院彭新湘教授应邀做了题为“光呼吸重构与作物高光效种质创新”的学术报告,报告由主站_432888威尼斯论坛端木德强教授主持。
        此次报告彭新湘教授主要从“作物高光效研究意义”、“作物高光效研究现状”、“光呼吸重构与作物高效种质创新”三个方面展开。我国是世界第一的粮食进口国,“谷物基本自给,口粮绝对安全”是国家战略底线,为解决粮食安全问题,我国科学家在提高作物产量方面进行了大量研究。科学家们主要从捕光效率、光能转化效率、收获指数三个方面着手以期提高光合效率,其中捕光效率和收获指数的潜力挖掘均已接近极限,但光能转化效率仍然有很大的提升空间。因此,彭新湘教授团队希望通过降低作物的光呼吸速率,以此提高作物产量。其研究首先在水稻中成功构建了一条新的光呼吸支路——GOC支路,通过多基因转化技术成功将水稻自身的OsGLO3(乙醇酸氧化酶)、OsOXO3(草酸氧化酶)和OsCATC(过氧化氢酶)基因导入水稻并定位至叶绿体,使光呼吸产生的乙醇酸最终被分解为二氧化碳,形成类似于C4植物的二氧化碳浓缩机制,从而提高Rubisco酶的固碳效率。与野生型相比,转入GOC支路水稻的光合性状得到全面改善,但是结实率有所下降。另外,彭新湘团队还将水稻乙醇酸氧化酶(OsGLO1)、大肠杆菌过氧化氢酶(EcCAT)、乙醛酸聚醛酶(EcGCL)和羟基丙二酸半醛还原酶(EcTSR)四个基因导入水稻中,并通过优化的RS2信号肽将基因定位至叶绿体,形成GCGT支路,该支路最终能够将光呼吸产生的乙醇酸转变为二氧化碳和甘油酸酯,以降低光呼吸速率。与GOC途径相比,GCGT途径回收的碳量更多,因此在降低光呼吸作用和提高作物产量方面也更具有优势,但两者结实率都有所降低。彭新湘教授团队将两种途径引入到不同的作物(如不同水稻品种、马铃薯、番薯等),还对其启动子做进一步优化,使用诱导型启动子,并尝试其他新途径的改造策略,以期解决结实率下降的问题。报告最后,师生间就彭教授的的报告展开了热烈讨论。


【专家介绍】彭新湘,华南农业大学生命科学学院教授、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室PI、光合作用与植物逆境生物学研究中心主任。曾获广东省丁颖科技奖、国务院政府特殊津贴。长期致力于植物高光效与抗逆性机理解析及分子设计改良研究,在利用基因工程与合成生物学技术创建光呼吸支路提高作物光合效率与产量方面取得重要进展。

审核人:端木德强


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