2025年6月伊利诺伊大学Carl J. Bernacchi等人，在Science期刊上发表了题为Safeguarding crop photosynthesis in a rapidly warming world的文章。该文章综述了全球变暖对植物光合作用的威胁，并探讨了提高光合作用热耐受性的多种应对策略。
该研究利用红外加热阵列在SoyFACE设施中动态调控冠层温度，结合热成像监测温度变化，并通过高通量表型平台采集多光谱、激光雷达等数据，量化作物高温生理响应。研究表明，高温对光合的抑制存在"阈值效应"：C₃作物的光合最适温度约为25°C，低于C₄作物的35°C，但两者均在40–45°C时出现光合速率骤降，引发不可逆损伤。
提升光合作用的热耐受性可通过多种策略实现，涵盖冠层结构优化、叶片反射率提高、水分利用效率改善、关键酶热稳定性增强以及引入光呼吸旁路或C₄光合机制等。在冠层层面：选育“上直立-下水平”叶冠层架构、增加叶片反射率(通过蜡质或毛状体)和降低叶绿素含量，可减少热负荷并改善光能分布，预计在5年内通过常规育种或基因编辑实现。在分子层面，通过上调Rca-α亚型或SBPase表达以增强碳固定效率，可在5-8年内通过育种体系整合。而安装光呼吸旁路、推动C₃向C₄或C₂转化、引入羧酶体等CO₂浓缩机制等，虽可提升热适应性5–10°C，但需10年以上且仍面临较大技术不确定性。
若维持现行排放路径，2050年前主要谷物将减产6–16%，而需求增幅>50%，但基因编辑技术能显著缩短光呼吸旁路、Rca过表达等策略的转化周期(从16年减至5-11年)，可在不增加耕地条件下抵消部分产量损失。然而，单一性状改良(如降低气孔导度)可能引发“节水-高温”权衡，因此需通过模型与高通量表型量化交互效应，实现“冠层结构+酶工程+WUE”的性状堆叠以最大化韧性。
该综述以 “全球变暖威胁粮食安全” 为背景，围绕 “高温如何抑制光合作用” 与 “如何提升作物光合耐热性” 两大核心问题，构建了 “机制解析 - 策略探索 - 技术转化” 的完整逻辑链。
