植物利用光合作用产生氧气、营养物质和生物能。但这种复杂的生化过程效率低下，只有一小部分太阳能实际用于光合作用。研究人员希望改变这一现状，以帮助提高栽培作物的产量。慕尼黑的一个研究小组现在发现叶绿体的外膜可以在这个过程中发挥关键作用。

植物吸收二氧化碳并利用阳光和水将其转化为生物质和氧气。没有光合作用，我们所知的生命就不可能存在。然而，光合作用过程效率低下，因为植物仅利用所涉及的太阳能的一小部分。世界各地的研究人员正在尝试解码该过程以对其进行优化，并能够在更短的时间内生产更多的生物质。

物流是限制因素

由慕尼黑工业大学结构膜生物化学教授兼亥姆霍兹慕尼黑研究组组长 Franz Hagn 领导的研究小组研究了一种优化光合作用的新方法。研究人员并没有关注化学光合作用过程，而是着眼于所谓的物流过程。“提高叶绿体中单糖和其他代谢物的产量是深入研究的主题，”哈格恩说。“但仅仅改进过程本身是没有帮助的。产品还必须穿过内膜和外膜从叶绿体中运输出来，以便植物可以利用它们来生长。”

内包膜的大量转运蛋白及其功能已被详细研究。然而，外膜在此过程中所起的作用尚不清楚。“除其他外，有一种理论认为外层膜起到一种筛子的作用，允许这些代谢物几乎不受限制地通过。”

必须研究额外的运输机制

研究人员现在表明情况并非如此。通过研究外膜转运蛋白的分子结构，他们能够确定某些分子到达外部的机制。因此，该团队能够证明受控运输的发生，根据电荷和大小选择代谢物。“叶绿体的外膜长期以来一直被排除作为光合作用代谢物的屏障。现在我们已经成功地表明，该膜可能是一个重要的限制和调节因素，”哈格恩说。

接下来，科学家们想要研究外膜进一步转运蛋白的结构和功能细节。从长远来看，这些发现可以用于将更多更大的转运蛋白整合到外膜中，以便代谢物能够更快地到达外部，从而促进植物的生长。哈格恩：“在气候变化、极端天气和能源短缺的背景下，提高能源工厂的产量变得越来越重要。”