能否经得住时间的考验粮食作物气候变暖

AZoCleantech与埃塞克斯大学的阿曼达Cavanagh谈起了未来的农业在气候变化和如何绕过光合故障可以帮助我们不会过时的粮食作物。

你是如何开始你的研究为作物在气候变化的背景下?

人类与植物生物学通过农业和气候变化将会有更多的重大不利影响对作物生产力在接下来的十年。我们讨论需要养活2050年全球人口90亿人,有一天我做了数学和我意识到2050年将达到64。我想用我的时间作为一个研究员来帮助解决这个危机。

气候变化对粮食作物的影响是什么?

一个主要气候对农作物的影响是提高大气CO₂浓度,这理论上可以增加的产量C3作物,如水稻、小麦和大豆。然而,随着上涨有限公司₂增加温度,和2.5°C的变暖(如当前的政策是在目标)可以消除任何获得高有限公司₂。

你用了什么研究方法在你的研究?

在这项工作中,我们问我们与改变的转基因植物光呼吸(此前在2019年出版)会带来热耐受性。我们种植植物在控制实验在农业情节修改为5°C以上冠层温度的热环境夏季气温增长。这项工作进行了伊利诺伊大学和美国农业部网站SoyFACE领域,它允许我们测试未来气候预测今天来确定我们将面临在未来的影响。

什么长期影响气候变化对粮食作物如果什么也不做吗?

世界正在以惊人的速度变暖,从全球模型,我们知道,每个总值增加温度摄氏度会导致3 - 7%在我们四个主要作物产量损失。它不是可以忽略的东西。

图片来源:SnvvSnvvSnvv / Shutterstock.com

你能解释光合故障常见的农作物吗?

光合作用利用二磷酸核酮糖羧化酶-世界上最丰富的蛋白质固定二氧化碳从大气中使糖燃料植物生长和产量。然而,二磷酸核酮糖羧化酶有一个难题。经过数百万年的进化,光合作用有含氧大气,和二磷酸核酮糖羧化酶不能完全区分二氧化碳和氧气,所以大约20%的时间,二磷酸核酮糖羧化酶抓住氧气相反,大力提升者一个昂贵的回收过程在叶称为光呼吸。这可以对收益率持续30 - 50%的美国。

关键是什么结果,你的团队的研究?

随着气温升高,二磷酸核酮糖羧化酶甚至更多的麻烦选择二氧化碳和氧气,导致更多的光呼吸。我们发现工程植物可以保持较高的光合作用在气温升高,当我们测试了植物在该领域在加热条件下两个生长季节,我们发现工程植物多生产26%的季末比不变的控制植物生物量。当我们加热条件环境条件相比,我们发现工程植物产量损失减少15%在温度高于non-engineered植物。

怎么你的研究铺平道路增加粮食生产呢?

我们需要double-crop生产力在2050年为了供养不断增长的人口,我们将不得不面对气候变化。我们的目标是建立更好的植物可以把热今天和未来,帮助农民装备技术他们需要养活世界。光呼吸是一个问题对于大多数我们的主要粮食作物,如小麦、大米和大豆。我们知道二磷酸核酮糖羧化酶有更多的二氧化碳与氧气烦恼随着它越变越热,导致更多的光呼吸。因此,这样的策略会导致植物在不利条件下能更好地成长。

你能告诉读者更多的国际研究项目“实现提高光合效率(成熟)”?

实现提高光合效率(成熟的)是一个国际研究项目工程作物更有效率的提高光合作用,这是所有植物利用自然过程将阳光转化为能量和收益率。项目成立于2012年,最初来自比尔和梅林达•盖茨基金会的投资,现在由gmgf每年资助,粮食和农业基础研究和英国外交,英联邦&发展办公室。

通过装备高产作物的农民,我们可以确保每个人都有足够的食物健康,富有成效的生活。成熟的项目及其赞助商致力于确保全球访问并使项目的技术提供给农民最需要它。

为什么烟草作为初始测试作物?

烟草作物作为初始测试,以确保我们可以测试我们的植物在农业领域的解决方案是必要的。烟草是相对容易变换,产生大量的种子,有一代时间短。这意味着我们可以从培养皿中移动到字段网站速度远远超过我们可以如果我们开始在一个粮食作物如大豆或小麦。

这个研究怎么能燃料作物生产方面的更积极的未来?还需要进一步研究什么?

不支持(在前一个新闻稿)报价关于这个真正的共鸣,我:

我们可以养活2亿额外的热量损失的人每年在美国中西部光呼吸。回收甚至全世界这些热量的一部分将会很长一段路要满足21世纪的迅速扩张的人口增长和较富裕的高热量饮食demands-driven的食物。

首席研究员唐纳德•支持植物科学和作物科学的教授罗伯特·爱默生在伊利诺斯州的卡尔·r·伍斯基因组生物学研究所

现在我们已经再一次证明这个途径所带来的增长有利于烟草农业条件,并证明它也带来热保护利益,它将对我们感兴趣的是影响粮食作物。这样的工程策略在粮食作物将接受测试演示一个好处,然后受监管测试之前他们最终在我们的盘子里。但农业解决方案在2050年,当我们将有20亿多的人在一个温暖干燥的世界里,我们需要现在就开始。

你有任何进一步的研究,你可以讨论吗?

现在我们的项目的主要目标是将这些有前途的发现转化为重要的粮食作物。我们开始做这个豇豆,大豆,土豆。现在,我们现在知道,这个策略提供热耐受性和收益率提高,我们可以利用这个发现的知识告诉我们的选择下一个测试的农作物。

读者在哪里可以找到更多的信息?

https://ripe.illinois.edu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13750

https://ripe.illinois.edu/press/press-releases/heat-ripe-researchers-show-ability-future-proof-crops-changing-climate

对阿曼达Cavanagh

阿曼达Cavanagh埃塞克斯大学的讲师,英国,她的小组探讨了叶子和生化层面上响应非生物应力发展策略优化作物在应对气候变化的表现。

阿曼达完成了她的博士在加拿大新布伦瑞克大学的,她工作在二磷酸核酮糖羧化酶,这种酶为世界。

博士后期间伊利诺伊大学香槟分校在美国,她测试了合成生物学途径,提高作物的光合性能领域和环境压力条件下。

她的作品被发表在美国国家科学院院刊》上,植物生物技术,科学等等。