转基因水稻植株中C4光合途径通量

大多数陆地植物通过祖先型 C3 途径进行光合作用，在该途径中，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）在叶肉细胞中将 CO2 固定为三碳酸。 衍生型 C4 途径在特化叶片解剖结构的背景下运行碳浓缩机制，因此比 C3 途径更高效。将 C4 途径导入 C3 作物水稻（Oryza sativa）有望使产量提高 50%，此前在转基因水稻中表达来自玉米的五种 C4 酶已导致代谢通量通过第一步反应。然而，此前并无证据表明该循环后续步骤中存在通量。 在本研究中，我们构建了新的转基因材料，并开发了新的实验方案，以在 C3 光合作用和叶片解剖结构背景下检测 C4 循环活性。重要的是，我们证明了三个核心 C4 反应以及 CO2 再固定在转基因 C3 植物中正在运行，从而建立了实现功能性碳浓缩机制所需的体内代谢通量框架。

大多数陆生植物通过祖先型C3途径进行光合作用，在该途径中，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）在叶肉细胞中将CO2固定为三碳酸。衍生型C4途径在特化叶片解剖结构的背景下运行碳浓缩机制，因此比C3途径更高效。将C4途径导入C3作物水稻（Oryza sativa）有望使产量提高50%，此前在转基因水稻中表达来自玉米的五种C4酶已导致第一步反应中出现代谢通量。然而，当时并无证据表明循环后续步骤中也存在通量。

在此，我们构建了新的转基因材料，并开发了新的实验方案，以在C3光合作用和叶片解剖结构的背景下检测C4循环活性。重要的是，我们证明了三个核心C4反应以及CO2再固定在转基因C3植物中正在运行，从而建立了实现功能性碳浓缩机制所需的体内代谢通量框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.28.728371v1?rss=1

🏷️ 转基因水稻 C4光合作用 代谢通量 碳浓缩机制 光合工程