藻類相關蛋白促進植物生長
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2021-01-29
植物與動物最大的不同在於植物可藉由光合作用 ( photosynthesis ) 來獲得能量，光合作用是一個複雜的生理反應藉由相關酵素蛋白作用，將光能及二氧化碳轉變成能量供生長所需，反應中有一重要酵素蛋白-核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, RuBisCO ) 負責將大氣游離的碳進行固定，進行後續轉換反應。但有相關研究指出，RuBisCO的作用效率甚低，約只有50%的效能，導致整體的光合作用效能不高，因此有需多研究著重於RuBisCO酵素的改造，試圖增加植物的光合作用效率，增進生長效能。
來自蘇格蘭愛丁堡大學 ( University of Edinburgh ) 研究團隊受到藻類啟發，利用藻類蛋白轉入受試植物體中，增加植物光合作用效率。藻類為生長於海中之單細胞生物，其所處環境二氧化碳濃度稀薄，卻透過兩大特殊結構-特化二氧化碳濃縮機制和蛋白核 ( pyrenoid ) 能夠有效利用二氧化碳，維持穩定光合作用效率。
研究團隊在受試植物阿拉伯芥 (Arabidopsis ) 中製造類似藻類蛋白核的結構，同時轉入相關蛋白EPYC1 ( pyrenoidal linker protein )，EPYC1原先為藻類中光合作用相關蛋白，用途在於聚合濃縮RuBisCO酵素至蛋白核，其與RuBisCO小次單位原 ( small subunit ) 至少具有五個連接點，為二氧化碳濃縮機制中重要的蛋白。
研究結果顯示改造過的阿拉伯芥生長效能提升6成，同時面對環境變遷有更好的適應能力，有效利用二氧化碳，提高光合作用效率。此研究有潛力提升相關作物生產效能，在有限的農業空間產出更多的糧食，並且可降低肥料的使用，有望協助改善糧食危機並為環境永續增添一份助力。 【延伸閱讀】透過模仿藍綠藻，有望提高糧食作物產量
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