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。