元素百科为您介绍中科院微生物所在提高光合作用效率上取得新进展。光合作用是一个极其复杂的生化过程。根据是否需要光，光合作用被人为地分为光反应和暗反应，两种反应是密不可分的有机整体。光反应产生能量ATP和还原力NADPH，而暗反应需要消耗ATP和NADPH，实现对二氧化碳的还原固定。

研光合作用研究原理

中科院微生物研究所李寅研究组针对光反应产生的ATP不能满足暗反应固碳能量需求这一问题，根据光反应中ATP是与NADPH偶联产生的基本原理，从细胞全局出发，把光合作用的光反应和暗反应作为有机整体，以连接光合作用光反应和暗反应的NADPH为切入点，提出了一个导入NADPH消耗模块，从而打破细胞固有的NADPH平衡，通过光反应与暗反应的有效耦联，来增强光反应的内在驱动力，进而提高光合作用效率的新策略。该工作已于2016年8月在线发表在Metabolic Engineering杂志上。

研光合作用研究意义分析

李寅告诉记者，该研究的意义主要体现在两个方面：一是经过各种指标评测，经过改造的蓝藻，其光合作用效率可以提高40%到50%，表现在生长速度和生物量显著提高。为此李寅举例，假设农作物的光合作用能提高50%，意味着每亩地就能增收50%的粮食。如果农作物的生长速度还能加快，意味着一年也许可以种两季、三季，土地的利用率就能进一步提高。“事实上，40%到50%的提高幅度，对光合作用这样一个非常复杂的体系，是相当高的。”

二是经过改造的蓝藻，其光饱和点从600光照强度单位（以光量子通量密度表征，mmol/m2/s），提高到了1200光照强度单位。这意味着改造后的蓝藻，能够耐受更强的光，或者说能够适应更宽的光照强度变化范围。

“这对自然界中的植物特别有意义，因为我们知道，在自然界中，光照强度的变化幅度是很大的。如果能够改造获得耐受高光照强度的植物，在太阳光强烈时，这些耐受高光照强度的植物，正好可以更有效地把光能转变为化学能固定下来，实现增产。”同时，他认为能够耐受高光照强度的植物，也具有更好适应自然界中光照强度变化的能力。

由于研究是以一种能够进行光合作用的原核微生物——蓝藻为模型，所以李寅认为，不能简单地推断，在这样一个原核生物中取得的结果，一定能够在真核生物或植物中产生相似的效果。

他表示，以往关于光合作用的研究，或希望提高光反应的效率，或希望提高暗反应的效率，有点像“头痛医头，脚痛医脚”。把光反应和暗反应作为一个整体来提高光合作用效率的思路，也可为改造植物光合作用效率的相关研究提供借鉴。

同时，李寅研究组的结果也表明，蓝藻的光合作用效率可能还有更大的提高空间。“目前我们还不完全清楚改造后蓝藻耐受更高光照强度的分子机制。如果弄清这种机制，我们或许会发现与光合作用相关的新靶点，有可能导致新的改造思路或策略的诞生。”