长久以来，科学家试图通过基因工程等方式，试图降低植物的光呼吸，为世界粮食问题提供解决方案。

“在美国中西部地区，我们每年可以用光呼吸所消耗的热量养活2亿人。”Ort 表示，“在全球范围内回收哪怕一部分热量，都将大大有助于满足21世纪快速增长的粮食需求。”

“光呼吸是一种反光合作用，”论文第一作者Paul South说，“它消耗了植物珍贵的能量和资源，而这些能量和资源本可以用于光合作用，以更好地生长和获得产量。”

作物原本的光呼吸是一条复杂的生化通路，涉及9个酶催化的步骤，反应还会发生在叶绿体、过氧化物酶体、以及线粒体等多个不同的部位。研究团队设计了三条替代光呼吸途径，以精简原本的通路。

研究人员利用合成生物的方法改变启动子基因组合。第一种替代通路精简为5种酶，第二种替代通路里有3种酶，第三种替代通路只需要2种酶。所有的酶在替代途径设计中均直接到叶绿体。团队还使用了RNA干扰技术（RNA interference, RNAi），用于下调光呼吸途径中的原生叶绿体糖醇盐转运体，从而抑制植物体内的原始通路。

在温室条件下，3种替代途径表现各异。和对照组相比，第一种途径下，植物的生物质增加了13%，第二种途径没有明显区别。第三种途径在没有使用RNA干扰技术的情况下，生物质就增长了18%。如果使用RNA干扰技术，这一增长还能上升到24%。

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