2017年3月24日,比尔及梅琳达-盖茨基金会联席主席比尔•盖茨一行到访北京大学,并以“中国的未来:创新、慈善与全球领导力”为题发表演讲。在演讲中,盖茨盛赞了中国科学家所开展的作物超级光合作用研究。他表示,该技术不仅能够大幅度提高粮食产量,还能减少灌溉和化肥需求。
超级光合作用(Super charged Photosynthesis)研究首先在水稻中实施,又称“C4水稻”计划,是由国际水稻研究所率先发起、国际上有20多个单位参加,旨在通过提高作物光合作用效率,大幅提高粮食单产。主要研究涉及作物光合作用途径和叶片解剖学结构改造两个重要部分。这一计划也被称为作物学领域的“阿波罗登月计划”。理论上讲,如果这一目标得以实现,粮食单产将提高30%-50%、节水50%以上、氮肥利用效率大幅提高。国际水稻研究所关于水稻光合作用途径改造的研究成果于2015年被《麻省理工年评》(《MIT Review》)评选为国际十大技术突破之一。
但是,如何改造水稻叶片解剖学结构以适配新的光合作用途径却进展缓慢。考虑到这一研究的前沿性、基础性、长期性和复杂性,农业部将“作物超级光合作用研究”列为国家《“十三五”农业科技发展规划》5个前沿和颠覆性技术之一。中国农业科学院高度重视作物超级光合作用研究,自2013年开始通过基本科研业务费和创新工程经费对“作物超级光合作用研究”给予系统、稳定的支持,组建了由生物技术研究所、作物科学研究所、中国水稻研究所和烟草研究所相关团队组成的“作物高光效的生物学基础及核心材料创制”协同创新团队。中国农业科学院与国际水稻研究所签署了组建“水稻超级光合作用”联合实验室备忘录,与美国唐纳德丹佛植物科学中心等单位积极开展C4光合作用合作研究。经过几年的努力,在C4植物叶片特殊解剖学机构形成机理方面做了大量富有成效的工作,通过筛选数以万计的水稻突变体或种质资源,获得了一批具有部分C4作物叶片解剖学特征的材料,为其机理研究及超级光合作用育种打下了良好的基础。