会议简介

光合作用是农作物产量形成的基础。在自然生产条件下，作物的光能利用率仅有1%-2%，因而作物的高光效研究已成为突破产量瓶颈、应对全球粮食安全挑战的核心议题。本次研讨会聚焦作物高光效生物学基础这一重大前沿科学问题，旨在通过学术交流与技术分享，为青年学者和学生搭建一个学习交流的平台，夯实和深化光合作用的基础理论研究，促进高光效作物的遗传改良、生理生态机制、高光效栽培技术等议题的深入探讨，进一步推动作物高光效育种与栽培实践的创新发展。

本次活动将围绕“作物高光效的生物学基础”这一主题，设置前沿进展报告、光合基础理论讲习、实践技术讲习以及数据分析讲习等内容。讲习部分内容包括：光合气体交换测量、叶绿素荧光数据测量、群体光合测量、水分生理测量、碳通量观测与计算等方面的基础知识与实操，指导教师均为在光合作用领域长期从事研究的专家学者，在相关技术方面具备丰富的经验。本次会议注重培养实操能力，期待能够为参会人员开展光合作用相关研究奠定扎实的理论基础及技术储备。

会议内容

会议日程

2025年7月20-26日

参会对象

注册征文

会议简要日程

会议注册

本次会议参会人名额100人，参会人员需线上缴纳会议注册费，每名参会人可获赠《光合作用研究技术》一本。

会议注册费含会议期间的中餐和晚餐。组委会安排接送机和接送站服务。

注册费：

时间 6月1日~7月15日

注册费 学生学员(含博士后):2300 元/人在职学员:2800 元/人

进入会议网站注册：https://meeting.cspb.org.cn/2025zwsl/

会议限额100人，注册后请尽快进行缴费。

注册结束时间：2025年7月15日

缴费方式

账户名：中国植物生理与植物分子生物学学会

账 号：453380021277

开户行：中国银行上海建国西路支行

缴纳注册费时，请务必附言：缴费姓名+单位名称（多人同时缴费时，需将所有人的姓名都标注在内）；银行汇款后请将汇款凭证发送至schoolsummer2025@126.com便于核对。

摘要提交

本次会议诚邀摘要投稿，旨在分享优秀研究成果，展示创新研究成果、促进学术思想碰撞。特别说明：已公开发表的学术成果亦在接收范围内，请使用会议官方摘要模板，通过邮件发送至schoolsummer2025@126.com。

住宿交通

会议指定住宿酒店为恒和华星酒店（含早餐），学员需与会议联系人联系预订，也可根据自身需求预订其他住宿酒店，住宿费与往返机票、火车票等差旅费自理。

会议招展

本次会议诚邀与光合作用研究相关的公司、厂商和机构参与，届时会提供展位、交流等平台。具体情况请直接发邮件至schoolsummer2025@126.com进行咨询。

结业证书

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产业简报

光合作用生理生态研究现状

一、光合作用机制与效率的深化研究

光能捕获与转化效率优化

光系统结构与功能：通过冷冻电镜（Cryo-EM）技术，科学家已解析光系统II（PSII）和光系统I（PSI）的高分辨率结构，揭示了光能吸收、电子传递及水分解的分子机制。例如，PSII中锰簇（OEC）的动态构象变化为人工光合系统设计提供了模板。

光保护机制：研究聚焦于非光化学淬灭（NPQ）的调控，发现植物通过叶黄素循环和PsbS蛋白动态调整光能分配，避免光损伤。近期研究还发现，某些藻类通过快速光适应（qE）机制在强光下维持高效光合作用。

C4与CAM途径的进化优势：C4植物（如玉米）通过空间分离碳固定与光反应，CAM植物（如仙人掌）通过时间分离适应干旱环境。基因编辑技术（如CRISPR）正被用于将C4特性引入C3作物，以提升产量和水分利用效率。

人工光合系统的突破

仿生材料（如卟啉类化合物、量子点）被用于构建高效光捕获天线，结合半导体催化剂（如TiO₂、g-C₃N₄），实现光驱动水分解制氢或CO₂还原为燃料。例如，2023年《Nature》报道了一种基于铁卟啉的催化剂，在可见光下CO₂转化效率达18%。

二、环境胁迫下的光合响应与适应

气候变化的影响

CO₂浓度升高：短期CO₂施肥效应可促进光合作用（如C3植物Rubisco酶活性增强），但长期高CO₂可能导致光合产物分配改变（如根冠比下降）或营养稀释效应。

温度与干旱：高温通过破坏光系统II（PSII）反应中心和Rubisco活性抑制光合作用；干旱则通过气孔关闭减少CO₂摄入，同时诱导光呼吸增加。研究正探索通过基因编辑（如过表达P5CS基因）增强植物渗透调节能力。

臭氧污染：臭氧通过破坏叶肉细胞结构降低光合效率，尤其对森林生态系统影响显著。模型预测显示，2100年臭氧浓度上升可能导致全球陆地碳汇减少15%。

生物与非生物互作

微生物-植物协同：根际微生物（如固氮菌、菌根真菌）通过分泌植物激素（如IAA、ACC脱氨酶）或调节养分吸收（如磷、铁）间接影响光合作用。例如，丛枝菌根真菌（AMF）可提升宿主植物光合速率20%-30%。

植物-昆虫互作：植食性昆虫取食诱导植物产生挥发性有机物（VOCs），吸引天敌的同时可能通过茉莉酸信号通路抑制光合作用，形成防御与生长的权衡。

三、光合作用在生态与农业中的应用

生态系统碳汇评估

遥感技术（如MODIS、GEDI）结合光合作用模型（如BIOME-BGC、SCOPE），实现了全球尺度光合产物（GPP）的动态监测。例如，2022年《Science》利用卫星数据揭示亚马逊雨林光合作用季节性波动与干旱的关联。

城市绿地光合服务价值评估成为热点，通过i-Tree等工具量化树木固碳、降温及空气净化效益，为城市规划提供科学依据。

作物高产与可持续农业

理想株型设计：通过调控叶片角度、光合产物分配（如增加穗粒比）优化光能利用。例如，中国“绿色超级稻”项目通过基因编辑培育出耐密植、高光效品种。

间作套种体系：利用不同作物光合特性互补（如高秆与矮秆、C3与C4作物混作），提升群体光合效率。研究显示，玉米-大豆间作可使土地当量比（LER）达1.3以上。

合成生物学应用：设计人工叶绿体或光合细菌，实现CO₂直接转化为高值产物（如生物塑料、药物），为碳中和提供新路径。

四、研究挑战与未来方向

多尺度整合：从分子机制到生态系统功能的跨尺度研究仍需深化，尤其是光合作用与呼吸作用、光呼吸的动态平衡。

技术瓶颈：高时空分辨率的光合参数监测（如叶绿素荧光成像）、长期野外实验数据积累仍是挑战。

伦理与生态风险：人工光合系统的大规模应用需评估对自然生态系统的潜在干扰（如基因漂移、资源竞争）。

政策与产业联动：推动光合作用研究成果向农业、能源领域转化，需加强产学研合作与政策支持（如碳交易机制）。

光合作用生理生态研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、农业：提升作物产量与可持续性

作物遗传改良

高光效品种选育：通过基因编辑（如CRISPR-Cas9）调控光合相关基因（如Rubisco活化酶、PsbS蛋白），培育光能利用效率更高的作物。例如，中国“绿色超级稻”项目通过优化叶片角度和光合产物分配，使水稻产量提升10%-15%。

抗逆性增强：研究光合作用在干旱、高温或盐碱胁迫下的响应机制，开发耐逆作物。例如，过表达P5CS基因（脯氨酸合成关键酶）可增强植物渗透调节能力，维持光合作用稳定性。

C4作物工程：将C4光合途径（如玉米的PEP羧化酶）引入C3作物（如水稻），理论上可使产量翻倍。国际水稻研究所（IRRI）已启动“C4水稻项目”，预计2030年实现商业化。

栽培技术创新

间作套种体系：利用不同作物光合特性互补（如高秆玉米与矮秆大豆混作），提升群体光合效率。研究显示，玉米-大豆间作可使土地当量比（LER）达1.3以上。

智能农业管理：结合叶绿素荧光成像技术实时监测作物光合健康状态，指导精准灌溉和施肥。例如，荷兰瓦赫宁根大学开发的PlantEye传感器可无损检测作物光合参数，减少30%的氮肥使用。

二、能源：开发清洁与可再生能源

生物能源生产

微藻制油：利用光合作用将CO₂和水转化为脂质，再通过提取加工成生物柴油。微藻产油效率是传统油料作物的5-10倍，且可利用废水或盐碱地培养。例如，美国Sapphire Energy公司已实现微藻生物柴油的商业化生产。

纤维素乙醇：通过光合作用固定的碳转化为木质纤维素，再经酶解发酵生产乙醇。研究聚焦于提高光合产物向纤维素分配的比例（如过表达CesA基因），降低预处理成本。

人工光合系统

光催化制氢：仿生光合材料（如铁卟啉、量子点）结合半导体催化剂（如TiO₂），在可见光下分解水制氢。2023年《Nature》报道了一种效率达18%的光催化体系，为氢能经济提供新路径。

CO₂还原为燃料：利用光合细菌或人工叶绿体将CO₂转化为甲醇、甲烷等燃料。例如，德国马普研究所开发的光驱动CO₂电解槽，可将CO₂转化为甲酸，效率超过90%。

三、环境治理：修复生态与减缓气候变化

碳汇增强

森林与湿地恢复：通过优化树种配置（如混交林）或引入高光效植物（如速生桉），提升生态系统碳固定能力。研究显示，中国三北防护林工程每年固定CO₂超1亿吨。

海洋蓝碳开发：海藻床和红树林通过光合作用吸收大量CO₂，其碳汇效率是陆地森林的2-4倍。全球多个国家（如中国、澳大利亚）已启动海藻养殖碳汇项目。

污染修复

植物修复技术：利用超积累植物（如蜈蚣草）通过光合作用吸收重金属（如砷、镉），净化土壤和水体。例如，湖南株洲重金属污染区通过种植蜈蚣草，土壤砷含量降低60%以上。

藻类废水处理：微藻在光合作用过程中吸收氮、磷等营养物质，同时降解有机污染物。新加坡清华大学的藻类光生物反应器已应用于城市污水处理，出水水质达饮用水标准。

四、材料科学：仿生与绿色制造

仿生光捕获材料

模仿植物光系统II（PSII）的卟啉结构，设计高效光敏剂用于太阳能电池。例如，日本东京大学开发的卟啉-富勒烯杂化材料，将有机太阳能电池效率提升至15%。

借鉴藻类光合膜结构，开发柔性光电薄膜。美国加州大学伯克利分校的藻类基光电材料已用于可穿戴设备供电。

生物降解材料

利用光合作用固定的碳合成聚羟基脂肪酸酯（PHA）等生物塑料。例如，荷兰Avantium公司通过光合细菌发酵玉米秸秆生产PHA，其生物降解性优于传统塑料。

五、医药与健康：天然产物开发

光合产物利用

藻类光合作用产生的类胡萝卜素（如虾青素）、多不饱和脂肪酸（如DHA）具有抗氧化和抗炎作用，广泛应用于保健品和化妆品。例如，澳大利亚Blood Orange公司从微藻中提取的虾青素，市场占有率超30%。

植物光合产物（如黄酮类、萜类）是中药活性成分的重要来源。研究通过调控光合环境（如光质、CO₂浓度）提高次生代谢物含量，例如蓝光处理可使人参皂苷产量增加25%。

六、城市规划与建筑：绿色基础设施

垂直农场与屋顶绿化

结合LED补光和CO₂富集技术，优化室内光合环境，实现作物全年高产。新加坡Sky Greens垂直农场通过旋转式种植架提升光能利用率，单位面积产量是传统农场的5倍。

屋顶绿化植物通过光合作用降低建筑能耗，同时吸收空气污染物。研究显示，绿色屋顶可使建筑制冷能耗降低10%-15%。

光合驱动建筑

仿生建筑表皮集成光合材料，实现自供能与空气净化。例如，德国Bionic Architecture设计的藻类幕墙，通过微藻光合作用吸收CO₂并产生生物质能，为建筑供电。

七、空间探索：外星生命支持系统

密闭生态系统构建

光合作用是太空舱内氧气再生和食物生产的核心。中国“月宫一号”实验舱通过种植小麦、草莓等作物，实现98%的氧气自给。

火星基地设想中，耐辐射、耐低温的极地藻类（如Chlamydomonas nivalis）被视为首选光合生物，其红色色素可保护光系统免受宇宙辐射损伤。

光合作用生理生态领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、国际知名学术研究机构1. 植物光合作用机制与分子生物学方向

德国马普分子植物生理研究所（Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology）

研究方向：光系统结构解析、光合作用代谢调控、C4光合途径工程。

成果：解析光系统II（PSII）锰簇动态构象，开发C4水稻模型。

合作：与日本RIKEN、中国中科院植物所等联合开展“光合作用全球合作网络”。

美国卡内基科学研究所（Carnegie Institution for Science）

部门：植物生物学部（Department of Plant Biology）。

突破：发现光呼吸旁路（Photorespiratory Bypass），通过基因编辑提升作物光合效率30%以上。

技术：开发高通量叶绿素荧光成像系统，用于作物表型组学研究。

英国剑桥大学植物科学系（Department of Plant Sciences, University of Cambridge）

研究重点：光合作用与气候变化互作、藻类生物能源。

项目：牵头“藻类碳捕获与利用（ACCU）”计划，利用微藻固定工业排放CO₂。

2. 生态系统碳循环与遥感监测方向

美国NASA戈达德太空飞行中心（NASA Goddard Space Flight Center）

技术：通过MODIS、GEDI卫星监测全球光合产物（GPP），建立“光合作用-气候反馈模型”。

数据：发布全球陆地生态系统光合作用数据库（FLUXNET），覆盖800+站点。

中国中科院植物研究所（Institute of Botany, CAS）

团队：光合作用与环境生物学研究中心。

成果：揭示C4植物Kranz解剖结构形成机制，提出“光合作用-水分利用效率”协同优化理论。

平台：主持“中国生态系统研究网络（CERN）”，监测农田、森林光合碳汇。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）

方向：海洋蓝碳（海藻、红树林）光合固碳潜力评估。

项目：开发“蓝碳核算工具包”，支持联合国可持续发展目标（SDG 13、14）。

二、企业品牌与技术转化先锋1. 农业生物技术公司

Corteva Agriscience（科迪华农业科技）

技术：基于光合作用优化开发“Optimum AQUAmax”玉米品种，耐旱性提升20%，光合效率提高15%。

市场：产品覆盖全球50+国家，年销售额超150亿美元。

Bayer Crop Science（拜耳作物科学）

项目：通过基因编辑调控光合产物分配，培育“高穗粒比”大豆品种，产量增加12%。

合作：与英国John Innes Centre联合研究光系统I（PSI）电子传递链优化。

Syngenta（先正达）

创新：开发“叶绿素荧光成像无人机”，实现农田光合健康状态实时监测，指导精准施肥。

应用：在中国、巴西等国推广，减少氮肥使用量30%。

2. 生物能源与材料企业

Sapphire Energy（美国蓝宝石能源）

技术：利用微藻光合作用生产“绿色原油”，通过开放池塘培养系统实现规模化生产。

产能：年产生物柴油超10万桶，碳足迹比化石燃料低80%。

Algenol（美国阿尔根诺尔）

突破：开发“直接细胞乙醇”技术，通过基因改造蓝藻将CO₂直接转化为乙醇，效率达90%。

合作：与印度Reliance Industries共建全球最大藻类生物燃料工厂。

Lanzatech（新西兰兰扎科技）

方向：利用光合细菌（如梭菌）将工业废气（CO、CO₂）转化为乙醇、2,3-丁二醇等化学品。

案例：与中国首钢集团合作，将钢铁厂废气转化为航空燃料，年减排CO₂ 50万吨。

3. 环境修复与碳管理公司

Climeworks（瑞士气候工厂）

技术：部署直接空气捕获（DAC）装置，结合藻类光合作用固定CO₂，生产碳酸钙建材。

项目：冰岛“Orca”工厂年捕获CO₂ 4000吨，为全球最大碳移除设施。

Pond Technologies（加拿大池塘科技）

创新：利用烟道气培养微藻，同时净化废气并生产动物饲料蛋白，光合固碳效率达传统森林的10倍。

客户：与加拿大钢铁公司Stelco签订长期合作协议。

三、国际合作平台与联盟

全球研究联盟（Global Research Alliance on Agricultural Greenhouse Gases, GRA）

成员：60+国家科研机构，聚焦光合作用优化减少农业温室气体排放。

项目：“C4水稻国际联合实验室”由日本、中国、菲律宾等国参与，目标2030年实现商业化种植。

国际人工光合作用项目（International Artificial Photosynthesis Project, IAPP）

发起方：日本、美国、欧盟，旨在开发高效人工光合系统。

成果：2023年发布第三代光催化制氢材料，效率突破18%。

藻类生物技术产业联盟（Algae Biomass Organization, ABO）

成员：300+企业、研究机构，推动藻类光合产物在能源、食品、医药领域应用。

标准：制定藻类生物燃料生命周期评估（LCA）国际规范。

光合作用生理生态领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、科研机构与高校：基础研究与技术开发1. 学术研究岗位

博士后/研究员

研究方向：光系统结构解析、C4光合途径工程、光合作用-气候反馈机制、藻类生物能源开发等。

典型机构：

德国马普分子植物生理研究所（Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology）

美国卡内基科学研究所植物生物学部（Carnegie Institution for Science, Department of Plant Biology）

中国科学院植物研究所、北京大学现代农学院

要求：博士学历，具备分子生物学、生物信息学或生态学背景，熟悉叶绿素荧光成像、基因编辑（CRISPR-Cas9）等技术。

实验技术员

职责：协助开展光合参数测定（如LI-6400XT光合仪）、藻类培养、基因表达分析等实验操作。

典型机构：高校重点实验室（如浙江大学农业与生物技术学院光合作用实验室）、农业科学院研究所。

要求：硕士学历，掌握植物生理学实验技能，有同位素示踪、气相色谱使用经验者优先。

2. 科研管理岗位

项目主管/科研助理

职责：负责国际合作项目（如“C4水稻国际联合实验室”）的申报、执行与协调，管理科研经费及团队沟通。

典型机构：国际组织（如CGIAR农业研究中心）、国家级科研平台（如国家重点实验室）。

要求：硕士及以上学历，具备项目管理经验，熟悉国际科研合作流程及英语沟通能力。

二、企业界：技术转化与产品开发1. 农业生物技术公司

作物育种科学家

职责：通过光合作用优化（如调控Rubisco活性、优化叶片结构）培育高产、耐逆作物品种。

典型企业：Corteva Agriscience、拜耳作物科学（Bayer Crop Science）、先正达（Syngenta）。

要求：博士学历，熟悉分子标记辅助育种或基因编辑技术，有田间试验设计经验。

农业数据分析师

职责：利用卫星遥感（如MODIS、GEDI）或无人机多光谱成像数据，监测农田光合效率及碳汇潜力。

典型企业：Syngenta数字农业部门、中国大疆创新农业解决方案团队。

要求：硕士学历，掌握Python/R编程及机器学习算法，熟悉GIS空间分析。

2. 生物能源与材料企业

藻类培养工程师

职责：优化微藻光生物反应器设计（如光质、CO₂浓度控制），提高脂质或生物质产量。

典型企业：Sapphire Energy、Algenol、中国青岛藻类生物工程研究中心。

要求：本科学历以上，熟悉发酵工程或环境工程原理，有藻类规模化培养经验。

生物催化研究员

职责：开发光驱动催化剂（如铁卟啉、量子点）用于CO₂还原或制氢，提升人工光合系统效率。

典型企业：德国Climeworks、日本丰田中央研究所。

要求：博士学历，具备材料化学或电化学背景，熟悉原位表征技术（如XAS、TRPL）。

3. 环境修复与碳管理公司

碳汇项目专员

职责：评估森林、湿地或海藻床的光合固碳潜力，设计碳信用开发方案（如VCS、GS标准）。

典型企业：Pond Technologies、中国碳汇林业集团。

要求：本科学历以上，熟悉碳核算方法学（如IPCC指南）及国际碳市场规则。

生态修复工程师

职责：利用光合植物（如超积累植物、耐盐碱作物）修复重金属污染土壤或盐碱地。

典型企业：中国中科环境修复公司、美国PhytoTech Labs。

要求：硕士学历，掌握植物修复技术及土壤化学分析方法。

三、政府与非政府组织：政策制定与公众科普1. 政策研究岗位

农业与环境政策分析师

职责：评估光合作用优化技术（如C4水稻）对粮食安全及气候减缓的潜在影响，制定政策建议。

典型机构：联合国粮农组织（FAO）、中国生态环境部环境规划院。

要求：硕士学历，具备经济学或公共政策背景，熟悉农业生态模型（如DSSAT、APSIM）。

2. 科普与教育岗位

科学传播专员

职责：通过博物馆展览、科普文章或短视频（如B站、YouTube）向公众传播光合作用知识。

典型机构：中国科技馆、美国国家地理（National Geographic）教育部门。

要求：本科学历以上，具备科学写作能力及多媒体制作技能（如Premiere、After Effects）。

四、新兴领域：跨学科融合机会1. 合成生物学与AI交叉方向

代谢工程师

职责：利用合成生物学工具（如基因回路、代谢通路重构）优化光合产物分配（如提高淀粉或脂质合成）。

典型企业：美国Ginkgo Bioworks、中国深圳合成生物学创新研究院。

要求：博士学历，熟悉代谢流分析（13C-MFA）及机器学习辅助设计。

2. 空间探索与极端环境研究

密闭生态系统工程师

职责：设计月球/火星基地的光合生命支持系统（如藻类光生物反应器、植物工厂）。

典型机构：中国“月宫一号”团队、NASA肯尼迪太空中心。

要求：硕士学历，具备环境控制与生命保障系统（ECLSS）设计经验。

五、能力要求与职业路径建议

核心技能：

实验技术：叶绿素荧光测定、气体交换分析、基因编辑、同位素示踪。

数据分析：R/Python编程、机器学习、GIS空间分析、生命周期评估（LCA）。

跨学科知识：植物生理学、生态学、材料化学、环境经济学。

职业路径：

学术路线：博士→博士后→研究员→教授（需持续发表高水平论文，申请国家级课题）。

产业路线：硕士/博士→企业研发岗→技术总监（需积累专利及产品转化经验）。

政策路线：硕士→政策分析师→政府智库专家（需关注国际动态及政策写作训练）。