Schon vor dem Start gab es viele tolle Artikel zur fächerübergreifenden Forschung an der Schnittstelle zwischen Pflanzenbiologie, Mathematik und Informatik in silico Pflanzen (isP). Wir freuen uns, dass das isP in Zukunft die Heimat dieser Art von Artikeln sein wird.
Über 3.5 Milliarden Menschen sind zum Überleben auf Reis angewiesen, und die zukünftige Produktion muss steigen, um den Bedarf einer wachsenden Weltbevölkerung angesichts des Klimawandels zu decken. In den vergangenen Jahrzehnten wurde viel geforscht, um die Reiserträge zu steigern. Ein Ansatz mit hohem Risiko und hohen Belohnungen wurde von unternommen die C4 Reis-Projekt. Sie schlagen vor, die photosynthetische Effizienz in Reis zu verbessern, indem sie sein aktuelles C3-Typ-Photosynthesemaschinerie, um funktionelle Komponenten des C4-Weg. Dieser Weg ist insofern vorteilhaft, als er CO konzentriert2 in der Nähe von Rubisco, wodurch das Ausmaß der energieverschwendenden Photorespiration verringert wird. Einführung von „C4'-Eigenschaften in Reis soll die photosynthetische Effizienz um 50 % steigern, die Stickstoffnutzungseffizienz verbessern und die Wassernutzungseffizienz verdoppeln.
In ihr neues Papier, Bellasio und Farquhar verwenden ein biochemisches Modell auf Blattebene, um die Einführung von zwei Arten von Kohlenstoffkonzentrationsmechanismen zu simulieren, dem 'C2 Shuttle' und das bereits erwähnte C4 komplex, in Reis. C2 Die Photosynthese ist ein wichtiger Zwischenschritt in der Evolution von C4 Photosynthese. Das C2 Mechanismus beschränkt bestimmte Reaktionen des photorespiratorischen Zyklus auf die Bündelscheidenzellen, wodurch CO erhöht wird2 auf der Website von Rubisco. Ihr Modell wurde neu abgeleitet, um einen nahtlosen Übergang zwischen allen photosynthetischen Typen außer CAM zu ermöglichen, und umfasste Untermodelle für Elektronentransport, biochemische, stöchiometrische und Stomata.
Die Autoren fanden heraus, dass bei Berücksichtigung der Energiebudgets C4 Photosynthese war bei hohem CO ungünstig2 Konzentrationen, niedrige PPFD und niedrige Temperaturen, was „theoretische Unterstützung für jahrzehntelange ökophysiologische Beobachtungen liefert“. Trotz der relativ einfachen Bedienung ist der Einsatz eines C2 Shuttle erhöhte die Assimilationsrate im Vergleich zu C3. Die Autoren schlussfolgern, dass die Entwicklung von C2 Reis sollte verfolgt werden, nicht C4 aufgrund der Komplexität und Kompromisse bei der Implementierung eines C4 Zyklus.
Das in diesem Papier verwendete Modell ist in Excel kodiert und frei verfügbar.
