研究光合作用對(duì)人類、植物及社會(huì)的意義
來(lái)源： http://www.yoshikomatsuura.com/ 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(guó)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(wèn)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(guó)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(lái)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(guó)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(guó)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(yáng)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(guò)測(cè)定葉片的熒光和氣體交換等來(lái)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(lái)，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(lái)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(lái)，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(yáng)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(méi)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(guò)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(guó)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(yáng)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(guò)測(cè)定葉片的熒光和氣體交換等來(lái)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(lái)，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(lái)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(lái)，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(yáng)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(méi)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(guò)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(guó)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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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