研究光合作用對(duì)人類、植物及社會(huì)的意義
來源： http://www.52lvi.cn/ 類別：實(shí)用技術(shù) 更新時(shí)間：2013-03-12 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網(wǎng)提供】 光合作用與人類的可持續(xù)發(fā)展，保證人類的食物供應(yīng)、提供生產(chǎn)和生活所需的可再生能源和資源及維護(hù)適宜的生態(tài)環(huán)境，就必須要努力改善和加強(qiáng)植物的光合作用，每次利用光合有效輻射記錄儀測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有效光合作用增強(qiáng)。光合作用研究如何更好地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展是光合作用會(huì)議中特別關(guān)注的實(shí)際問題，最近2次會(huì)議的主題“Photosynthesis：EnergyfromtheSun”和“Photosynthesis：Food，F(xiàn)uel，andtheFuture”就是最好的體現(xiàn)。因此，國際上對(duì)光合作用的研究在探究其反應(yīng)機(jī)理及機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的同時(shí)，也越來越重視將其與人類的可持續(xù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合。第14次、第15次會(huì)議分別收到該方面的摘要176篇和93篇，占總數(shù)的24.9%和15.5%；大會(huì)報(bào)告均為5個(gè)，占總數(shù)的45.5%和35.7%；衛(wèi)星會(huì)議分別為2個(gè)和1個(gè)，占總數(shù)的28.6%和20.0%。2007年、2008年全國光合作用學(xué)術(shù)研討會(huì)分別收到該方面的摘要30篇和23篇，占總數(shù)的33.3%和33.8%；大會(huì)報(bào)告分別為14個(gè)和6個(gè)，占總數(shù)的45.2%和20.7%。此方面的研究始于20世紀(jì)中葉的農(nóng)業(yè)第1次綠色革命，但目前已不局限于此，而是涉及整個(gè)植物生產(chǎn)系統(tǒng)、可再生能源、生態(tài)環(huán)境、氣候變化和生物演化。從最近的2次國際光合作用大會(huì)可以看出，改善光合作用、提高作物產(chǎn)量仍是大家一直努力的重要研究方向，但光合作用與能源、環(huán)境和氣候關(guān)系的研究也正逐漸呈現(xiàn)出星火燎原之勢(shì)。
光合作用與植物生產(chǎn)改善光合作用及提高，作物產(chǎn)量始終是大家努力的研究方向。有人預(yù)測(cè)在21世紀(jì)上半葉會(huì)出現(xiàn)以提高植物在自然條件下光合作用效率為中心的第2次綠色革命，它將比第1次綠色革命的影響更深刻、更廣泛且巨大。第1次綠色革命是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以培育矮稈直立葉型作物品種為中心，以顯著提高大田群體光能利用率，使盡可能多的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)產(chǎn)量。第2次綠色革命則是力求在第1次綠色革命的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步提高植物葉片等光合機(jī)構(gòu)的光能轉(zhuǎn)化效率，使其由目前高產(chǎn)田的不到2%上升到接近光合作用在自然條件下可利用太陽能的理論效率(接近5%)。這就需要人們能及時(shí)診斷植物光合機(jī)構(gòu)在田間光能利用率不高的原因，并提供合適的改善措施。要做到這一點(diǎn)，難度非常大，既需要深入掌握光合作用的機(jī)制，又需要有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、分析和調(diào)控的高新技術(shù)。然而，科學(xué)的進(jìn)步已使人們感到這并不是高不可攀的，當(dāng)前已出現(xiàn)不少可喜的苗頭。例如，對(duì)光合機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)節(jié)的研究已使人們可通過測(cè)定葉片的熒光和氣體交換等來大致推斷其光合作用效率不高的限制因子。如果再大力加強(qiáng)探討，并與空間遙感、全球定位和地理信息系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等結(jié)合起來，完全有希望做到隨時(shí)監(jiān)測(cè)和改善植物在自然條件下的光合作用，從而使未來農(nóng)業(yè)獲得大幅度增產(chǎn)。第14次會(huì)議收到該方面的摘要15篇，占總數(shù)的2.1%。
光合作用與再生能源使用，煤炭、石油和天然氣等化石燃料可導(dǎo)致大氣中的CO2濃度不斷上升并產(chǎn)生溫室效應(yīng)，進(jìn)而引起全球氣候變化。如何能減緩這種災(zāi)害性事態(tài)的發(fā)展速度呢？很重要的一項(xiàng)措施就是利用當(dāng)代植物光合作用所產(chǎn)生的可再生能源；加強(qiáng)植物種植，把大氣中的CO2固定起來，成為新的可再生能源，為人類所利用。除此以外，物理學(xué)家模擬植物對(duì)光能利用的機(jī)理開發(fā)光電池，實(shí)現(xiàn)人工捕獲太陽能，目前這一方面已成為一大研究熱點(diǎn)。第14次會(huì)議收到該方面的摘要22篇，占總數(shù)的3.2%；麻省理工學(xué)院DanielNocera教授作了的大會(huì)報(bào)告。第15次會(huì)議收到該方面的摘要26篇，占總數(shù)的4.3%。
光合作用與生物圈運(yùn)轉(zhuǎn)，光合作用是地球上幾乎一切有機(jī)物的原初生產(chǎn)者和大氣中氧氣的提供者。沒有植物的光合作用，地球上的生物圈就難以形成和維持。植物光合作用的出現(xiàn)是生命演化過程中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和生物圈形成及運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要使生物圈良性運(yùn)轉(zhuǎn)下去，就必須研究光合作用與其的相互關(guān)系。一般體現(xiàn)在3個(gè)方面，即生態(tài)環(huán)境、氣候變化和生物演化，目前已引起人類的廣泛關(guān)注，將成為一大研究方向。第14次會(huì)議收到生態(tài)環(huán)境方面的論文摘要34篇(占總數(shù)的4.8%)、氣候變化方面的24篇(占4.4%)和生物演化方面的15篇(占2.1%)。
最后，值得一提的還有兩點(diǎn)。(1)對(duì)海洋生物光合作用的關(guān)注。在第14次和第15次會(huì)議及2007年全國光合作用學(xué)術(shù)研討會(huì)上圍繞這一方面都有大會(huì)報(bào)告、專題研討會(huì)和衛(wèi)星會(huì)議(表2–表4)。海洋生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的特異性、生存環(huán)境的特殊性和生物演化的過渡性，使得它們?cè)谏镅莼�、改善生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化和制造生物能源等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此越來越受到人類的青睞。(2)光合作用研究與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉越來越深入。從以前的群體光合作用模擬走向了光合機(jī)理和生理過程的模擬，并逐步發(fā)展成為一門重要的分支學(xué)科——計(jì)算系統(tǒng)生物學(xué)。第15次會(huì)議雖然收到此方面的論文不多，但為此單獨(dú)設(shè)立了專題研討會(huì)。
光合作用與植物生產(chǎn)改善光合作用及提高，作物產(chǎn)量始終是大家努力的研究方向。有人預(yù)測(cè)在21世紀(jì)上半葉會(huì)出現(xiàn)以提高植物在自然條件下光合作用效率為中心的第2次綠色革命，它將比第1次綠色革命的影響更深刻、更廣泛且巨大。第1次綠色革命是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以培育矮稈直立葉型作物品種為中心，以顯著提高大田群體光能利用率，使盡可能多的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)產(chǎn)量。第2次綠色革命則是力求在第1次綠色革命的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步提高植物葉片等光合機(jī)構(gòu)的光能轉(zhuǎn)化效率，使其由目前高產(chǎn)田的不到2%上升到接近光合作用在自然條件下可利用太陽能的理論效率(接近5%)。這就需要人們能及時(shí)診斷植物光合機(jī)構(gòu)在田間光能利用率不高的原因，并提供合適的改善措施。要做到這一點(diǎn)，難度非常大，既需要深入掌握光合作用的機(jī)制，又需要有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、分析和調(diào)控的高新技術(shù)。然而，科學(xué)的進(jìn)步已使人們感到這并不是高不可攀的，當(dāng)前已出現(xiàn)不少可喜的苗頭。例如，對(duì)光合機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)節(jié)的研究已使人們可通過測(cè)定葉片的熒光和氣體交換等來大致推斷其光合作用效率不高的限制因子。如果再大力加強(qiáng)探討，并與空間遙感、全球定位和地理信息系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等結(jié)合起來，完全有希望做到隨時(shí)監(jiān)測(cè)和改善植物在自然條件下的光合作用，從而使未來農(nóng)業(yè)獲得大幅度增產(chǎn)。第14次會(huì)議收到該方面的摘要15篇，占總數(shù)的2.1%。
光合作用與再生能源使用，煤炭、石油和天然氣等化石燃料可導(dǎo)致大氣中的CO2濃度不斷上升并產(chǎn)生溫室效應(yīng)，進(jìn)而引起全球氣候變化。如何能減緩這種災(zāi)害性事態(tài)的發(fā)展速度呢？很重要的一項(xiàng)措施就是利用當(dāng)代植物光合作用所產(chǎn)生的可再生能源；加強(qiáng)植物種植，把大氣中的CO2固定起來，成為新的可再生能源，為人類所利用。除此以外，物理學(xué)家模擬植物對(duì)光能利用的機(jī)理開發(fā)光電池，實(shí)現(xiàn)人工捕獲太陽能，目前這一方面已成為一大研究熱點(diǎn)。第14次會(huì)議收到該方面的摘要22篇，占總數(shù)的3.2%；麻省理工學(xué)院DanielNocera教授作了的大會(huì)報(bào)告。第15次會(huì)議收到該方面的摘要26篇，占總數(shù)的4.3%。
光合作用與生物圈運(yùn)轉(zhuǎn)，光合作用是地球上幾乎一切有機(jī)物的原初生產(chǎn)者和大氣中氧氣的提供者。沒有植物的光合作用，地球上的生物圈就難以形成和維持。植物光合作用的出現(xiàn)是生命演化過程中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和生物圈形成及運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要使生物圈良性運(yùn)轉(zhuǎn)下去，就必須研究光合作用與其的相互關(guān)系。一般體現(xiàn)在3個(gè)方面，即生態(tài)環(huán)境、氣候變化和生物演化，目前已引起人類的廣泛關(guān)注，將成為一大研究方向。第14次會(huì)議收到生態(tài)環(huán)境方面的論文摘要34篇(占總數(shù)的4.8%)、氣候變化方面的24篇(占4.4%)和生物演化方面的15篇(占2.1%)。
最后，值得一提的還有兩點(diǎn)。(1)對(duì)海洋生物光合作用的關(guān)注。在第14次和第15次會(huì)議及2007年全國光合作用學(xué)術(shù)研討會(huì)上圍繞這一方面都有大會(huì)報(bào)告、專題研討會(huì)和衛(wèi)星會(huì)議(表2–表4)。海洋生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的特異性、生存環(huán)境的特殊性和生物演化的過渡性，使得它們?cè)谏镅莼�、改善生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化和制造生物能源等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此越來越受到人類的青睞。(2)光合作用研究與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉越來越深入。從以前的群體光合作用模擬走向了光合機(jī)理和生理過程的模擬，并逐步發(fā)展成為一門重要的分支學(xué)科——計(jì)算系統(tǒng)生物學(xué)。第15次會(huì)議雖然收到此方面的論文不多，但為此單獨(dú)設(shè)立了專題研討會(huì)。
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