元素百科为您介绍中国科学院微生物研究所在提高光合作用效率方面取得的新进展。光合作用是一个极其复杂的生化过程。根据是否需要光，光合作用被人为地分为光反应和暗反应，这两种反应是不可分割的有机整体。光反应产生能量ATP和恢复NADPH，暗反应需要消耗ATP和NADPH来恢复和固定二氧化碳。
研究光合作用研究原理
中国科学院微生物研究所李银研究小组根据光反应ATP是与NADPH偶联产生的基本原理，从细胞整体出发，将光合作用的光反应和暗反应作为有机整体，以连接光合作用光反应和暗反应的NADPH为切入点，提出了导入NADPH消耗模块，通过光反应与暗反应的有效耦合，打破细胞固有的NADPH平衡，增强光反应的内在驱动力，进而提高光合作用效率。2016年8月，Metabolic在线发布了这项工作 在Enginering杂志上。2016年8月，Metabolic在线发布了这项工作 在Enginering杂志上。
研究光合作用研究意义分析
李寅告诉记者，本研究的意义主要体现在两个方面：一是经过各种指标评价，改造后的蓝藻光合作用效率可提高40%至50%，表现为生长速度和生物量的显著提高。以李寅为例，假设作物的光合作用可以增加50%，这意味着每亩粮食的收入可以增加50%。假如作物的生长速度还能加快，也许一年可以种两三季，土地利用率也能进一步提高。“事实上，40%到50%的增加幅度对于光合作用这样一个非常复杂的系统来说是相当高的。”
二是改造后的蓝藻，其光饱和点从600光强单位(以光量子通量密度表示，mmol/m2/s），提高到1200光强单位。这意味着改造后的蓝藻能够承受更强的光，或适应更宽的光强变化范围。
“这对自然界中的植物特别有意义，因为我们知道光强在自然界中发生了很大的变化。如果能改造出耐高光强度的植物，这些耐高光强度的植物在阳光强烈的情况下，就能更有效地将光能转化为化学能，实现增产。同时，他认为能够承受高光强度的植物也有能力更好地适应自然界中光强度的变化。
由于研究是基于一种能够进行光合作用的原核微生物蓝藻，李银认为，不能简单地推断，这种原核生物的结果肯定会在真核生物或植物中产生类似的效果。
他说，过去关于光合作用的研究，要么想提高光反应的效率，要么想提高暗反应的效率，有点像“头痛、脚痛”。以光反应和暗反应作为提高光合作用效率的总体思路，也可以为改变植物光合作用效率的相关研究提供参考。
与此同时，李银研究小组的结果也表明，蓝藻的光合作用效率可能有更大的提高空间。”目前，我们还不完全了解蓝藻在改造后具有更高光强度的分子机制。如果我们找到了这种机制，我们可能会发现与光合作用相关的新目标可能会导致新的改造理念或策略的诞生。”
