C4 生物能源草在波动的光线下努力提高生产力

随着全球人口的持续增长，世界面临的主要挑战之一是如何提供满足社会需求的可持续能源。生物能源作物作为一种可再生能源受到越来越多的关注，但其生产力尚未完全实现。

在最近发表在GCB Bioenergy 上的一项研究中，伊利诺伊大学的一个团队评估了波动光期间生物能源草种光合效率的局限性。

光合作用是植物将阳光转化为能量的自然过程。植物分为两种主要类型的光合作用，C3 和 C4。两种类型之间的区别在于，C4 植物采用碳浓缩机制 (CCM)，这会增加 Rubisco 酶周围的二氧化碳浓度。由于这种 CCM，C4 植物往往具有更高的水和氮利用效率。虽然已知在光照波动期间光合效率会降低，但与 C3 植物相比，C4 植物是否面临更大的效率降低仍然未知。

“我们想知道 C3 和 C4 植物对波动光的反应，因为大田作物经历的限制因素之一是由于重叠的叶子、风或经过的云层的阴影以及太阳全天变化的角度而改变光，”伊利诺伊州的博士后研究员 Moonsub Lee 说，他领导了一项名为“用超高产能量甘蔗产生的可再生油(ROGUE)”的研究项目。

由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导的 ROGUE 正在设计两种美国产量最高的作物——能源甘蔗和芒草——以创造丰富且可持续的石油供应，可用于生产生物柴油、生物喷气燃料和生物产品.ROGUE 得到生物与环境研究办公室和美国能源部的支持。

该项目的研究人员旨在通过检查其叶片气体交换来评估 C3 和 C4 生物能源草物种在稳态和波动光照条件下的光合性能。他们研究了 12 种不同的生物能源草种，其中 6 种是 C3 种，另外 6 种是 C4。

“总体而言，在波动的光线下，C4 物种比 C3 物种吸收了更多的碳，这两种类型吸收的碳比基于稳态测量的预期少约 16%，”伊利诺伊州实现提高光合效率的博士后研究员 Ryan Boyd 说(RIPE) 项目，他也为 ROGUE 进行了这项研究。“C4 对波动光的响应存在很多可和自然多样性，这提供了证据表明响应波动光的光合作用效率可以提高 C4 生物能源草的生产力。”

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