Improvement of photosynthesis in changing environment: approaches, achievements and prospects

Suboktagin Sultan; Khurshid Ghazal; Bilal Misbah; Abbassi Anum Zeb; Kwon Suk-Yoon; Ahmad Raza

doi:10.1007/s11816-023-00871-4

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자료유형: 학술저널

저자정보: Suboktagin Sultan (Department of Biotechnology, COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus, Pakistan) Khurshid Ghazal (Department of Biotechnology, COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus, Pakistan) Bilal Misbah (Department of Biotechnology, COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus, Pakistan) Abbassi Anum Zeb (Department of Biotechnology, COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus, Pakistan) Kwon Suk-Yoon (Plant Systems Engineering Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, 125 Gwahak-Ro, Yuseong-Gu, Daejeon 34141, South Korea) Ahmad Raza (Department of Biotechnology, COMSATS University Islamabad, Abbottabad Campus, Pakistan)

저널정보: 한국식물생명공학회 Plant Biotechnology Reports Plant Biotechnology Reports Vol.18 No.1

발행연도: 2024.2

수록면: 21 - 32 (12page)

DOI: 10.1007/s11816-023-00871-4

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Photosynthesis is responsible for sustained plant productivity and ensures food supply. The change in global climatic pat- terns affects photosynthesis that subsequently reduces plant yield and poses threat to food security. Photosynthesis relies on a dual nature enzyme ribulose 1, 5 bisphosphate carboxylase oxygenase (Rubisco), which can fix CO2 as well as O2. The fixation rate of CO2 to O2 depends upon the relative concentration of CO2 inside chloroplast. Higher level of CO2 results in improved photosynthesis, however, its concentration depends upon environmental conditions. Under adverse climate condi- tions, the CO2 level drops down that leads to increased oxygenation which impedes the photosynthesis and reduces plant productivity. The impact is more significant and apparent specifically in C3 plants. Attempts have been made to address the loss in photosynthesis and multiple strategies have been adapted to date that focus on improvement of photosynthesis in C3 plants. In this review, we have discussed the multiple strategies being employed by different researchers to date for improvement of photosynthesis. The strategies discussed in this review include: improving the performance of Rubisco, engineering CO2-concentrating mechanism of C4 photosynthesis into C3 species, transformation of bicarbonate transport- ers from cyanobacteria into chloroplasts of C3 plants, and establishment of photorespiratory bypasses to catabolise toxic glycolate in shortest possible pathway.

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