在学校的某个时候，您可能已经了解了光合作用—植物如何利用阳光中的能量将二氧化碳和水转化为食物。这个卓越的过程几乎负责了地球上的所有生命，为我们提供了所需的能量和呼吸的氧气。

但是您可能还没有听说过光合作用存在一些缺陷。

事实证明，植物在利用阳光方面效率很低’的能量。照射在植物上的阳光中仅有一小部分最终助长了植物的生长，这意味着我们的农作物生产的粮食远少于其应有的水平。

一个国际研究人员小组旨在通过调整光合作用来解决此问题。如果成功，他们的研究有望使我们一些最重要的农作物的生产率提高一倍—例如大米，玉米，cow豆，大豆和木薯。

这将是急需的突破，因为世界正面临着餐桌旁的危机。随着人口的增长和饮食的变化—就像人们收入更高，对更多肉类的需求增加一样—we’到2050年，我们将需要增加60％到70％的粮食产量。与此同时，气候变化由于降雨不稳定，严重干旱以及病虫害和作物疾病的蔓延，给我们的粮食供应带来了更多压力。

未来几年内面临饥饿风险最大的人是世界’最贫穷的人。他们生活在人口增长迅速的地区，经常依靠耕种养家糊口并赚取收入。

没有单一的解决方案可以解决这场全球粮食危机。我们’我们将需要在农业的各个领域进行创新，以提高生产力。用于抗旱，抗洪，抗病虫害的作物的改良种子品种。更好的数据可帮助农民更有效地管理农作物和牲畜。还有一些改变游戏规则的发现将带来更大的收获。

那 ’这就是为什么我们的基金会与美国粮食与农业研究基金会和英国政府的国际发展部一起投资于全球努力，以提高光合作用的效率。这个研究计划，称为 实现提高的光合作用效率 或RIPE，由伊利诺伊大学领导。

RIPE科学家通过对将阳光转化为能量的整个170步骤化学过程进行建模来开始研究。他们使用计算机模拟研究了哪些变化可能导致生产率的最大提高。—以同样的方式，效率专家可以改善汽车生产线，以最大程度地提高产量。

一个有前途的研究领域涉及使植物更有效地吸收阳光。虽然光对于植物至关重要’为了生存，过多的高强度光会损坏植物。 为了保护自己，植物已经开发出虹吸虹吸的机制’在阳光直射的情况下，它们的能量就是热量。但是，当太阳落在云层后面并且植物在阴凉处时，这就产生了一个问题。植物’的保护机制没有’•迅速适应减少的光线，在几分钟甚至有时数小时内抑制光合作用。 RIPE研究人员发现了一种加速这种过渡的方法，即使在光起伏不定的情况下，也可以使植物继续光合作用。

研究的另一个关键领域涉及一种称为Rubisco的酶，该酶捕获二氧化碳并将其转化为植物的糖。一些研究人员正在努力加快植物中Rubisco的活性，这将提高作物的生产力。

其他研究人员正在尝试解决Rubisco造成的效率低下：很难区分二氧化碳和氧气。因此，Rubisco大约有20％的时间意外地抓住了一个氧气分子而不是一个二氧化碳分子。这样就产生了一种化合物，必须由植物通过称为光呼吸的过程将其回收。光呼吸是漫长而复杂的，花费了植物可用于生长的能量和资源。为了解决这个问题，研究人员设计了一种替代途径来大大缩短光呼吸过程并节省能量。当在实验室中进行测试时，此修复程序可将植物的生长速度提高40％。

这些对光合作用的改进的许多现场测试已经使用烟草植物进行了。尽管烟草植物不是粮食作物，但它们是一种方便的概念验证作物，因为它们易于遗传转化，并且可以产生大量种子，从而缩短了测试周期。在下一阶段的研究中，科学家们正在努力将这些新的遗传特征转移到包括crop豆，木薯和大豆在内的粮食作物上。

但是，这些高产作物距离在世界各地的农场上种植还差几年。他们将需要 通过安全测试以赢得消费者的认可。一世’我对RIPE团队所取得的进步感到非常兴奋，我期待着将来听到更多有关他们的发现的信息。