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          努力提高生物能源与“大局”的数学模型作物

          Group photo of researchers in a lab

          皇冠足彩app助理教授伯克利沃克的DNA合成提议已被选定 我们。能源部(DOE)的联合基因组研究所(JGI)科学用户设施的母鹿办公室,研究如何高温影响植物酵素的支持光合作用。

          建议背后的大画面推:理解和量化的过程,称为光呼吸,以提高作物的效率,重点是加强生物能源作物。

          光呼吸,那一起工作的一个重要过程 光合作用, 利用太阳的能量捕获二氧化碳(CO2)从大气并修复它为稳定的碳键。这些债券成为这个星球上的糖和淀粉,权力的生活。

          光合作用效率不高 捕捉像一些人认为太阳的能量。它常常达到约四分之一低成本太阳能电池的转换效率。一个主要的低效率情况发生时,当第一 捕获二氧化碳2, 加氧酶,需要氧气来代替共同的2.

          此反应产生的植物具有再循环,这是光呼吸确实毒性化合物。回收成本高,但是,它们消耗的能量叶的一个沉重的30-40%。此外,该过程中释放的CO2 到大气中约25%的净固定的野外条件下的速度,在大多数生物能源和粮食作物。

          光呼吸会改变方式,我们并不完全了解气候大大影响。 一方面,较高的CO2 水平提供更多的合作2 植物代替氧气捕获。因此,植物的光合作用在光呼吸和降低利率更加有效。

          而另一方面,随着温度水平上升,加氧酶变得更加“马虎”,可能会获得更多的氧气,这增加了光呼吸速率。

          到目前为止,我们知道了不少皇冠足彩温度和合作如何改变2 水平的变化有多大的Rubisco捕获氧气。

          “我们不知道的多少是如何与在高温下所捕获氧光呼吸的交易,”说 伯克利学步车,在助理教授 皇冠足彩app,美国能源部植物研究实验室。 “我们需要理解和量化本身如何光呼吸,以提高农作物效率,响应温度升高。这个关键,以提高生物能源作物,并更好地了解全球碳循环。”

          光呼吸的系统级数学模型

          与JGI工作将提供助行器实验室与需要合成的酶,它们可以在实验室中测量DNA。测量将提高他们的系统级光呼吸的数学模型的准确性。

          伯克利学步车 looking at white board wtih Han Bao

          伯克利沃克(中心)与韩宝(左)由Victor二丽塔natsci摄影师,2019

          “我们有我们认为什么是光呼吸的一个很好的模型,但模型的好坏,因为我们给它有关的酶的数据......你知道,垃圾进,垃圾出“伯克利说。 “当今的数字是在不同种类很多不同的实验室在过去40年来计算。我们需要得到更多的一致的数据,在同样的品种,有模型的结果更有信心。”

          该实验室由七个重要的生物能源作物选择的9种光呼吸酶和物种适应高温。

          “我们将研究它们的特性和温度响应,伯克利补充道。 “该模型将帮助我们确定了‘瓶颈’点,以防止光呼吸被更有效。”

          提高模型的另一个好处是,它会检查酶如何光呼吸作为网络一起工作。这种全面的方法应该允许将来的光呼吸行如何与温度变化的预测。

          并与预测业绩的动力,梦想,未来的目标是尝试和工程师更好地进行植物。

          “一旦我们确定光呼吸‘瓶颈’,我们可以混合和匹配跨物种的酶来消除这些堵塞。例如,我们正在寻找一些物种能够在高温下做的很好的光呼吸 - 10摄氏度至高于正常的生长条件。他们已经明显地适应炎热的环境。也许他们的酶可以到其他植物。”

          授权被设置为与博士合作。亚伦liepman,前皇冠足彩app,美国能源部植物研究实验室的博士后谁现在是东密歇根大学的教师。

          伊戈尔houwat并通过伯克利步行者 自然科学的MSU大学

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