改写光合作用！麻省理工科学家让植物加速生长

7月16日消息，据媒体报道，美国麻省理工学院（MIT）的研究团队利用前沿的“连续定向进化”技术，成功将光合作用中的关键酶——Rubisco的催化效率提升了25%。这一突破有望加速作物生长、提升植物光合作用效率，为全球农业生产带来变革。

在光合作用过程中，Rubisco负责将二氧化碳固定为有机化合物，但其效率远低于其他光合酶类，且易与氧气发生副反应，造成显著的能量浪费。

研究团队以低氧环境细菌中的Rubisco为起点，应用“连续定向进化”技术进行高效筛选，最终获得了催化效率显著提升的突变体。实验证明，优化后的Rubisco即使在富氧环境中也能高效工作，有效减少了能量损耗。相较于依赖“易错PCR”的传统方法——其突变效率低且耗时，MIT团队采用了新型的MutaT7突变技术，直接在活细胞内实现高效突变与筛选，大幅加速了研究进程。

经过六轮进化筛选，团队发现了三个关键突变位点。这些突变使Rubisco更倾向于结合二氧化碳而非氧气，从而显著提升了其催化二氧化碳羧化反应的效率。

植物因Rubisco的氧合副反应（光呼吸）通常会损失约30%的太阳能。此次对Rubisco的优化，有望大幅减少这种能量损耗，进而提高作物产量。目前，研究团队正将这一成功的技术路线拓展至植物源Rubisco的改造。未来，这项成果或可催生更高产、更能适应气候变化挑战的作物新品种。