創造具雙碳合成途徑的水稻以促進固碳效率與產量
光合作用被認為是捕捉地球大氣中大多數二氧化碳的主要反應。其主要代謝產物是C3碳水化合物,用於產生支持生長和發展的碳水化合物。然而,主要的C2產物,即乙酰輔酶A,需透過C3的脫羧反應生成,在過程中會釋出1/3的二氧化碳。此外,Rubisco的氧化作用經由光呯吸將甘醇酸(C2)轉化為甘油酸(C3)的途徑,會造成25%的碳損失。利用合成McG循環 (McG cycle)可以將一個PEP(C3)和一個二氧化碳(C1)轉化為兩個乙酰輔酶A,或將甘醇酸轉化為乙酰輔酶A,不會有碳流失。目前已知將完整的McG循環引入阿拉伯芥並於葉綠體中表現,顯著提高了McG轉殖株的固碳效率、生物量、種子產量、以及葉片和種子中的油脂含量。此外,McG植物的光反應利用效率(phiPSII)、參與光系統的蛋白質、以及葉綠體中類囊體顆粒數量,都比野生型(WT)更高。為研究McG在作物植物中的效果,我們將McG循環引入稻米(Oryza sativa L. ssp Japonica TNG67和Kitaake)。與野生型相比較,多株T0轉基因稻米呈現較多的分蘖數,且葉片中含有較多的脂質,也產生了較多的稻穀。