研究光合作用對人類、植物及社會的意義
來源： http://m.pfyin.com/ 類別：實用技術 更新時間：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、提供生產和生活所需的可再生能源和資源及維護適宜的生態(tài)環(huán)境，就必須要努力改善和加強植物的光合作用，每次利用光合有效輻射記錄儀測量，發(fā)現(xiàn)有效光合作用增強。光合作用研究如何更好地實現(xiàn)上述目標，促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展是光合作用會議中特別關注的實際問題，最近2次會議的主題“Photosynthesis：EnergyfromtheSun”和“Photosynthesis：Food，F(xiàn)uel，andtheFuture”就是最好的體現(xiàn)。因此，國際上對光合作用的研究在探究其反應機理及機構運轉調節(jié)的同時，也越來越重視將其與人類的可持續(xù)發(fā)展有機結合。第14次、第15次會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%；大會報告均為5個，占總數(shù)的45.5%和35.7%；衛(wèi)星會議分別為2個和1個，占總數(shù)的28.6%和20.0%。2007年、2008年全國光合作用學術研討會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%；大會報告分別為14個和6個，占總數(shù)的45.2%和20.7%。此方面的研究始于20世紀中葉的農業(yè)第1次綠色革命，但目前已不局限于此，而是涉及整個植物生產系統(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可以看出，改善光合作用、提高作物產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)境和氣候關系的研究也正逐漸呈現(xiàn)出星火燎原之勢。
光合作用與植物生產改善光合作用及提高，作物產量始終是大家努力的研究方向。有人預測在21世紀上半葉會出現(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次綠色革命是在農業(yè)生產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物轉變?yōu)榻?jīng)濟產量。第2次綠色革命則是力求在第1次綠色革命的基礎上更進一步提高植物葉片等光合機構的光能轉化效率，使其由目前高產田的不到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診斷植物光合機構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，難度非常大，既需要深入掌握光合作用的機制，又需要有相應的監(jiān)測、分析和調控的高新技術。然而，科學的進步已使人們感到這并不是高不可攀的，當前已出現(xiàn)不少可喜的苗頭。例如，對光合機構運轉與調節(jié)的研究已使人們可通過測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。如果再大力加強探討，并與空間遙感、全球定位和地理信息系統(tǒng)及計算機控制技術等結合起來，完全有希望做到隨時監(jiān)測和改善植物在自然條件下的光合作用，從而使未來農業(yè)獲得大幅度增產。第14次會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致大氣中的CO2濃度不斷上升并產生溫室效應，進而引起全球氣候變化。如何能減緩這種災害性事態(tài)的發(fā)展速度呢？很重要的一項措施就是利用當代植物光合作用所產生的可再生能源；加強植物種植，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，物理學家模擬植物對光能利用的機理開發(fā)光電池，實現(xiàn)人工捕獲太陽能，目前這一方面已成為一大研究熱點。第14次會議收到該方面的摘要22篇，占總數(shù)的3.2%；麻省理工學院DanielNocera教授作了的大會報告。第15次會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轉，光合作用是地球上幾乎一切有機物的原初生產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折點和生物圈形成及運轉的關鍵環(huán)節(jié)。要使生物圈良性運轉下去，就必須研究光合作用與其的相互關系。一般體現(xiàn)在3個方面，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注，將成為一大研究方向。第14次會議收到生態(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。(1)對海洋生物光合作用的關注。在第14次和第15次會議及2007年全國光合作用學術研討會上圍繞這一方面都有大會報告、專題研討會和衛(wèi)星會議(表2–表4)。海洋生物形態(tài)結構的特異性、生存環(huán)境的特殊性和生物演化的過渡性，使得它們在生物演化、改善生態(tài)環(huán)境、應對氣候變化和制造生物能源等方面具有獨特的優(yōu)勢，因此越來越受到人類的青睞。(2)光合作用研究與計算機科學的交叉越來越深入。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科——計算系統(tǒng)生物學。第15次會議雖然收到此方面的論文不多，但為此單獨設立了專題研討會。
光合作用與植物生產改善光合作用及提高，作物產量始終是大家努力的研究方向。有人預測在21世紀上半葉會出現(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次綠色革命是在農業(yè)生產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物轉變?yōu)榻?jīng)濟產量。第2次綠色革命則是力求在第1次綠色革命的基礎上更進一步提高植物葉片等光合機構的光能轉化效率，使其由目前高產田的不到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診斷植物光合機構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，難度非常大，既需要深入掌握光合作用的機制，又需要有相應的監(jiān)測、分析和調控的高新技術。然而，科學的進步已使人們感到這并不是高不可攀的，當前已出現(xiàn)不少可喜的苗頭。例如，對光合機構運轉與調節(jié)的研究已使人們可通過測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。如果再大力加強探討，并與空間遙感、全球定位和地理信息系統(tǒng)及計算機控制技術等結合起來，完全有希望做到隨時監(jiān)測和改善植物在自然條件下的光合作用，從而使未來農業(yè)獲得大幅度增產。第14次會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致大氣中的CO2濃度不斷上升并產生溫室效應，進而引起全球氣候變化。如何能減緩這種災害性事態(tài)的發(fā)展速度呢？很重要的一項措施就是利用當代植物光合作用所產生的可再生能源；加強植物種植，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，物理學家模擬植物對光能利用的機理開發(fā)光電池，實現(xiàn)人工捕獲太陽能，目前這一方面已成為一大研究熱點。第14次會議收到該方面的摘要22篇，占總數(shù)的3.2%；麻省理工學院DanielNocera教授作了的大會報告。第15次會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轉，光合作用是地球上幾乎一切有機物的原初生產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折點和生物圈形成及運轉的關鍵環(huán)節(jié)。要使生物圈良性運轉下去，就必須研究光合作用與其的相互關系。一般體現(xiàn)在3個方面，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注，將成為一大研究方向。第14次會議收到生態(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。(1)對海洋生物光合作用的關注。在第14次和第15次會議及2007年全國光合作用學術研討會上圍繞這一方面都有大會報告、專題研討會和衛(wèi)星會議(表2–表4)。海洋生物形態(tài)結構的特異性、生存環(huán)境的特殊性和生物演化的過渡性，使得它們在生物演化、改善生態(tài)環(huán)境、應對氣候變化和制造生物能源等方面具有獨特的優(yōu)勢，因此越來越受到人類的青睞。(2)光合作用研究與計算機科學的交叉越來越深入。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科——計算系統(tǒng)生物學。第15次會議雖然收到此方面的論文不多，但為此單獨設立了專題研討會。
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