作者:Christian Beer 来源:《科学》 发布时间:2010-9-8 12:49:49
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光合作用机理和应用研究获进展
 
光合作用是我们熟知的一种重要生物学过程,这个过程对于生物界的几乎所有生物来说都是至关重要的,不可或缺的,因此光合作用也历来是科学家们关注的焦点。近期两个研究小组分别在光合作用机理和作用方面获得了新成果。
 
来自德国马普研究院生物地理化学研究所(Max Planck Institute for Biogeochemistry)的研究人员发现可以利用光合作用增加气候模型的可靠性。
 
研究人员将观察到的情况与模型进行结合而估算出了每年所发生的光合作用的总和,这一发现应该会使人们更好地理解气候变化是如何对地球的碳循环发生影响的。
 
植物每年因为光合作用而从大气中移除的二氧化碳量被称为Gross Primary Production(或 GPP),研究人员认为地球上的植物每年从大气层中所消耗的该温室气体大约为1220亿吨。研究人员强调了在热带森林中GPP最为显著的这一事实,因为那里的GPP占了从大气中摄取的二氧化碳总量的整整34%。 大草原占了全球GPP的26%,尽管它们所占的面积是热带森林面积的约2倍。
 
研究人员发现,降雨量在决定GPP上扮演着一个重大的角色;研究人员说,降雨量在超过40%的有植被的土地上对植物用于光合作用的碳量有着很大的影响。 然而,这些研究人员还指出,许多传统上的气候模型相互之间存在差异,它们高估了降雨量对GPP的影响,因为它们缺少全球光合作用速率的资讯。 这一新的数据应该能够帮助人们在将来改良这些气候和碳循环的模型。
 
另外来自美国能源部的研究人员破译了carteri团藻(Volvox)的基因组,这为更好的理解光合成细胞如何控制生物的新陈代谢过程,进一步分析光合成生物体内复杂机制的研究具有重要意义。
 
carteri团藻是一种多细胞海藻,它通过光合作用获取光能。研究人员将团藻基因组同其近亲单细胞莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的基因组进行了比较。3年前,联合基因组研究所曾破译了莱茵衣藻的基因组。衣藻是人们深入研究的潜在的海藻生物燃料资源。团藻和衣藻均属于团藻目家族,团藻基因测序的重要价值在于它可以作为衣藻基因参照物(对比物),研究人员通过数据比较来研究它们的光合作用机理以及多细胞生物的演化。
 
与衣藻不同,团藻包含两种细胞:一种是数量较少的生殖细胞,另一种则是数量较多的体细胞。生殖细胞能够分化形成新的菌落,与此同时,体细胞则提供机动力,并分泌能导致生物体扩展的细胞外基质。团藻内两种细胞的分工使得团藻比衣藻生长和游动都要快,从而帮助团藻能够躲避捕食者,同时在更深的水域获取营养。
 
研究人员发现,尽管团藻和衣藻两种生物的复杂程度和生命史存在很大差异,二者的基因组却有相似的蛋白编码潜能。与莱茵衣藻相比,专家在团藻细胞内只发现了很少该生物特有的基因,也就是说,多细胞的团藻基因组缺乏创新。因此,越小越简单的理念开始受到挑战,科研人员由此推断,从单细胞生物演变为多细胞生物并非必须大幅提高基因的数目,在这种演变中,基因如何以及何时编码合成特定的蛋白才具有决定意义。相信随着更多的单分子生物的基因组被破译,人们对此将会有更多的了解。(来源:生物通 万纹)
 
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