光呼吸演化、调控与遗传改良

作     者：朱国辉 张智胜 彭新湘 

作者机构：华南农业大学生命科学学院 

出 版 物：《生命科学》 (Chinese Bulletin of Life Sciences)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：1226-1239页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090302[农学-植物营养学] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFA0907600) 国家自然科学基金项目(32070265,32270252) 

主　　题：光合作用 光呼吸 演化 代谢调控 遗传改良 高光效 

摘      要：光呼吸代谢起始于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, Rubisco)的加氧酶活性，代谢其加氧反应产生的2-磷酸乙醇酸(2-PG)并实现有机碳的回收。从演化角度看，光呼吸的出现是植物适应地球高氧和低二氧化碳环境的必然结果，它提高了植物对变化环境的适应能力，但降低了光合效率和生产力。此外，目前认为光呼吸不仅仅是一条代谢补救途径，而是整合到了植物整体代谢网络，影响有氧环境下植物光合作用等基础代谢。调节和遗传改良光呼吸代谢，是提高植物光合效率的有效途径。本文综述了近年来光呼吸演化、代谢调控以及遗传改良等方面的研究进展，对未来通过调控光呼吸以开展作物高光效改良进行了展望。