亚洲有数百万人依赖大米作为食物来源。据信早在公元前 6000 年就已被驯化，大米是全球重要的卡路里来源。在 RIPE 项目的一项新研究中，研究人员将驯化水稻与其野生水稻进行了比较，以了解它们光合作用能力的差异。结果可以帮助提高未来的水稻产量。

野生稻种 Oryza rufipogon 和 Oryza nivara 通常像杂草，比栽培稻 Oryza sativa 高。虽然这些特征在野外很有用，因为它们可以掩盖竞争对手，但它们在农业环境中是不利的，并可能导致产量降低。通过驯化和育种，许多水稻品种被选为短而直立的叶片，角度陡峭，这样可以使光线更好地通过树冠分布。尽管有这些改进，但分布并不均匀，并受到风和云量变化的影响。

“以前，研究人员主要关注恒定强光下的光合作用。然而，当你在田野中时，植物总是处于动态条件下，由于云、覆盖的叶子在风中移动和间歇性阴影，叶子很少处于恒定光照下由太阳运动引起的，”这篇论文的第一作者 Liana Acevedo-Siaca 说，他在进行这项工作时是 Long 实验室的研究生。“此外，其他研究人员只在光合诱导的背景下研究了驯化水稻。我们想将它们与它们的祖先进行比较，看看随着时间的推移发生了什么变化。”

当光环境从阴凉处变为阳光和返回时，叶子中会发生几种光合变化。在从低光到高光的转换过程中，叶子开始吸收更多的二氧化碳进行光合作用，这一过程称为光合作用诱导。在田间，这个过程一天发生几次，由于光合作用的调整不是立即的，它会在一天和一个生长季节的过程中降低光合作用的性能。相反，在从强光切换到弱光的过程中，气孔——二氧化碳、水蒸气和氧气通过的叶片中的微小开口——可能关闭得太慢，导致不必要的水分流失。

为了比较野生稻和 O. sativa 之间的二氧化碳吸收量和气孔水分流失，Acevedo-Siaca 在菲律宾国际水稻研究所的温室中种植植物。她使用红外气体分析仪控制光照水平以模拟在天然作物冠层中看到的一些光波动，并测量叶子吸收了多少 CO 2。

Acevedo-Siaca 说：“我们看到，虽然野生稻种的光合诱导速度要快得多，但驯化的稻米关闭气孔的速度要快得多，从而减少了水分流失。” “有可能因为 O. rufipogon 和 O. nivara 在更多样化的生态系统中生长，对光的竞争可能会更多，因此更有动力对环境变化做出快速反应。”

“我们发现，在之前大多数研究中使用的恒定高光条件下没有反映的波动光中的光合作用存在差异。尽管研究的规模很小，但我们希望我们的结果表明更大的趋势，”阿塞维多-西亚卡说。“在树冠的不同水平上表征光合诱导将为未来的研究提供信息，因为从理论上讲，更适应弱光条件的叶子将与高光条件下的叶子反应不同。”

“我们很想知道水稻的驯化是否无意中提高了其光合效率。或者，如果育种过程对特定特性有害，也许我们可以回到野生稻并将这些特性引入驯化水稻，”斯蒂芬龙说( BSD/CABBI/GEGC)，Ikenberry Endowed 大学作物科学和植物生物学主席。“我们也在对豇豆和大豆等其他作物进行类似的工作。”

这项名为“水稻和两个野生亲缘植物冠层内光合作用诱导和松弛动力学”的研究发表在《食品能源与安全》上。