在一项新的研究中，来自美国农业部和伊利诺伊大学香槟分校的研究人员将遗传构造体导入到烟草植物中，从而调整它们中的一种称为光呼吸（photorespiration）的过程。

当一种称为Rubisco的酶意外地捕获氧分子而不是植物生长所需的二氧化碳时，光呼吸就会发生。这种过程在大约20%的时间里发生，可导致植物产生一种称为乙醇酸（glycolate）的有毒化学物质。相关研究结果发表在2019年1月4日的Science期刊上，论文标题为“Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field”。

烟草植物，图片来自Joachim Müllerchen/Wikipedia。

为了去除乙醇酸，植物通过在细胞的多个区室中发生的一系列化学反应将它转化为有用的化合物，并将光合效率（photosynthetic efficiency）降低多达50％。为了恢复光合效率，这些研究人员通过导入这些遗传构造体对他们的烟草植物进行基因改造，从而让乙醇酸保持在一个细胞区室并在那里完成转化。

这些研究人员测试了在典型的农业条件下，这些经过基因改造的烟草植物（即转基因烟草植物）在田间的表现。与未经过基因改造的烟草植物相比，这些经过基因改造的烟草植物的生物量增加了大约40％。

这些研究人员希望这种对光合作用的调整也能够增加可食用植物的生物量。他们当前正在测试在温室实验中，这些类型的修改是否有助于土豆。他们计划针对大米、大豆和豇豆开展类似的实验。

不过，这可能需要数十年的时间来证实这些遗传修饰会产生更多的食物并获得监管机构的批准用于这些作物中。