在“实现提高光合作用效率”(RIPE)项目开展的一项新研究中，伊利诺伊大学香槟分校的研究人员回顾了大豆的生长过程，发现现代植物的叶肉传导率有所提高。这意味着二氧化碳从叶片内部更快地传播到碳固定酶 Rubisco，从而增加了光合作用，而不会损失额外的水分。

“我们认为研究一些大豆的祖传品种并将它们与现代品种进行比较会非常有趣。这让我们了解是否存在自然变异来帮助直接育种选择以提高生产力和用水效率，”Long 实验室的博士后研究员 Elena Pelech 说。

“我培育了一种高产大豆品种，称为 LD11(Glycine max)，它是在美国中西部培育的，然后我选择了四个在中国东北省份(假定的驯化区域)发现的祖先品种(Glycine soja)，”佩莱奇解释道。

这项研究涉及在温室中从种子培育现代大豆和祖先大豆，并通过同时测量气体交换和碳同位素鉴别来测量从阴凉到阳光转换后的叶肉电导率。

“驯化大豆的祖先是一种藤本植物，与今天茂密的大豆树冠相比，它需要躲避太多的遮荫，而今天大豆树冠经常会从阴凉处向阳光处转换，而这些转换会导致叶肉电导速度增加，从而影响光合作用。”

大多数已发表的数据都集中在稳态条件下，即植物保持在稳定的光照、温度或二氧化碳条件下。通过同时进行气体交换和碳同位素鉴别方法，研究人员能够改变这些条件(特别是光照变量)，以测量叶肉电导率的动态响应。

研究小组发现，在从阴凉到阳光充足的转变过程中，叶肉电导率对大豆的光合作用有显著的限制，但现代品种的叶肉电导率提高了两倍，这对应于光合作用和水分利用效率的大幅提高。

“这些数据说明了一切，”佩莱奇说。“有证据表明，我们间接地将叶肉电导率提高了两倍，这表明光合作用受到了严重限制，而这种限制在选择和随后的育种过程中已经降低。”

现在，有了这些知识，科学家可以挖掘大豆育种中尚未开发的潜力，在不增加水资源的情况下进一步实现可持续的产量提高，这是众多补充育种努力的策略之一，旨在提高现有农业土地上的作物产量。

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