一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)正在使用先進(jìn)的工具來(lái)開(kāi)發(fā)農(nóng)作物，為農(nóng)民提供更多的選擇，以便在更少的土地上可持要做到這一點(diǎn)，必須仔細(xì)分析數(shù)以千計(jì)的植物原型，以確定哪種基因調(diào)整最有效。今天，在“環(huán)境遙感”雜志的一期特刊中，科學(xué)家們已經(jīng)展示出一種新技術(shù)可以更快地掃描整個(gè)植物領(lǐng)域，從而改善其從太陽(yáng)獲取能量的自然能力。

“這種方法使我們可以測(cè)量我們?cè)谥参锏墓夂献饔脵C(jī)器中設(shè)計(jì)的改進(jìn)，大約在10秒內(nèi)，與傳統(tǒng)方法相比，需要30分鐘，”伊利諾伊大學(xué)的博士后研究員Katherine Meacham-Hensold領(lǐng)導(dǎo)了這一方法。為一項(xiàng)名為“實(shí)現(xiàn)提高光合效率(RIPE)”的研究項(xiàng)目工作。“這是一個(gè)重大進(jìn)步，因?yàn)樗试S我們的團(tuán)隊(duì)分析大量的遺傳物質(zhì)，以有效地確定可以大大提高作物性能的特性。”

由伊利諾伊州領(lǐng)導(dǎo)的RIPE通過(guò)改善光合作用來(lái)提高作物的生產(chǎn)力，這是所有植物用來(lái)將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量和產(chǎn)量的自然過(guò)程。RIPE得到比爾和梅林達(dá)蓋茨基金會(huì)，美國(guó)食品和農(nóng)業(yè)研究基金會(huì)(FFAR)以及英國(guó)政府國(guó)際發(fā)展部(DFID)的支持。

評(píng)估光合作用的傳統(tǒng)方法分析了通過(guò)葉子的氣體交換;它提供了大量的信息，但每個(gè)葉子需要30分鐘。更快或更高通量的方法，稱為光譜分析，分析從葉子反射回來(lái)的光，在短短10秒內(nèi)預(yù)測(cè)光合能力。

“我們要回答的問(wèn)題是：當(dāng)我們對(duì)光合機(jī)械進(jìn)行基因改造時(shí)，我們能否應(yīng)用光譜技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)光合能力，”RIPE研究負(fù)責(zé)人，美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局科學(xué)家Carl Bernacchi說(shuō)。位于伊利諾伊州的Carl R. Woese基因組生物學(xué)研究所。“在這項(xiàng)研究之前，我們不知道改變植物的光合作用途徑是否會(huì)改變光譜測(cè)量檢測(cè)到的信號(hào)。”

雖然他們可以證明這種方法可以用來(lái)篩選已經(jīng)改造光合作用的作物，但研究人員還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光譜分析的確切措施。“光譜分析需要定制模型將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為每年必須重建的光合能力測(cè)量，”Meacham說(shuō)。“我們的下一個(gè)挑戰(zhàn)是找出我們正在測(cè)量的內(nèi)容，以便我們可以建立可以年復(fù)一年地用于比較結(jié)果的預(yù)測(cè)模型。”

“盡管仍存在障礙，光譜分析是一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)，可用于評(píng)估各種光合作用的改良，以挑出最有可能和可持續(xù)增加作物產(chǎn)量的變化，”RIPE執(zhí)行官說(shuō)。委員會(huì)成員克里斯汀雷恩斯，埃塞克斯大學(xué)植物分子生理學(xué)教授，他的工程作物用該技術(shù)進(jìn)行分析。“這些工具可以幫助我們加快努力，為那些致力于養(yǎng)活世界的農(nóng)民開(kāi)發(fā)高產(chǎn)作物。”