为气候变暖设计更具弹性的农作物

为气候变暖设计更具弹性的农作物科学家们正在研究中使用AlphaFold来强化一种对光合作用至关重要的酶，为更耐热的作物铺平道路。随着全球变暖伴随着更多的干旱和热浪，一些主要农作物的收成正在萎缩。

但这些植物内部正在发生的事情不太明显，高温可以分解维持它们生存的分子机制。该机器的核心是一个太阳能过程，它支持地球上几乎所有生命：光合作用。植物利用光合作用产生葡萄糖，通过植物细胞内复杂的酶编排来推动其生长。

随着全球气温上升，这种编排可能会动摇。密歇根州立大学副教授伯克利·沃克（Berkley Walker）整天都在思考如何保持编舞的步调一致。“大自然已经掌握了许多可以处理热量的酶的蓝图，”他说。

“我们的工作是从这些例子中学习，并在我们依赖的作物中建立同样的韧性。”沃克的实验室专注于光合作用中一种重要的酶，名为甘油脂酸酶（GLY K），这种酶可以帮助植物在光合作用期间回收碳。一种假设是，如果太热，GLY就会停止工作，光合作用就会失败。

沃克的团队开始了解原因。

由于GLYK的结构从未通过实验确定，他们转向AlphaFold来预测其3D形状，不仅在植物中，而且在火山温泉中生长的喜热藻类中也是如此。通过采用AlphaFold的预测形状并将其插入复杂的分子模拟中，研究人员可以观察到这些酶随着温度的升高而弯曲和扭曲。

这时，问题开始成为焦点：工厂版GLYK中的三个柔性环在高温下摆动变形。沃克说，仅靠实验永远无法提供这样的见解：“AlphaFold能够访问实验上无法获得的酶结构，并帮助我们识别需要修饰的关键部分。

”有了这些知识，沃克实验室的研究人员制造了一系列杂交酶，用借用藻类GALK的更严格的环取代了植物GALK中的不稳定环。其中一种表现出色，在高达65 °C的温度下保持稳定。沃克的下一步是种植经过工程改造的植物来产生这些杂交酶，并测试它们是否能在高温下保持自己的状态。

如果成功，这种方法可以扩展到光合作用中的其他温度敏感酶。其想法是加强支撑植物生长的关键过程。

随着时间的推移，这一策略可能会演变成一种分子工具包，帮助农业使各种作物适应变暖的世界，保障收成并确保子孙后代的粮食生产。