处理完成 综述：通过控制环境农业加速基础科学转化

《TRENDS IN Plant Science》：Turbocharging fundamental science translation through controlled environment agriculture

　　本文综述了控制环境农业(CEA)在植物科学研究中的应用前景，探讨了通过优化光合作用、代谢调控、收获指数提升、高价值化合物生产及新一代育种平台等五个关键机遇，实现植物基因型和表型精准操控的可能性。

　　

控制环境农业：重新定义植物生长的未来

随着全球人口增长和气候变化挑战加剧，传统农业面临着前所未有的压力。在此背景下，控制环境农业(Controlled Environment Agriculture, CEA)作为一种革命性的农业生产方式，正在重塑我们对植物生长潜力的认知。CEA通过精确控制光照、温度、湿度和营养供给等环境参数，为植物创造了理想的成长环境，使其摆脱了自然条件的束缚。

光合作用与生物钟的协同优化

在自然界中，植物依靠阳光进行光合作用，同时遵循着内在的生物钟(circadian rhythms)调节生理活动。然而，自然光照存在不稳定性，限制了光合作用的效率。CEA利用发光二极管(LED)技术，可以精确调控光谱、强度和光周期，从而最大化光合作用效率。研究表明，远红光(FR)与红蓝光结合使用能显著提升碳同化效率。此外，通过调节光照时间，可以优化植物的开花时间和产量表现。

代谢流的精简与重塑

在CEA系统中，植物面临的环境压力大大降低，这为重新设计植物代谢途径提供了机会。植物呼吸作用会消耗光合作用固定的50%的CO₂，通过基因改造去除线粒体中的非磷酸化旁路，有望将ATP合成效率提高30%。此外，直接使用氨或有机氮源代替硝酸盐，可节省80%的能量消耗。新兴的人工光合作用技术甚至可以通过电化学过程将CO₂转化为醋酸盐，为植物提供额外的碳源和能源。

收获指数的提升策略

收获指数(Harvest Index, HI)是衡量作物经济产量与总生物量比值的重要指标。CEA通过精细调控环境因子，可以在不依赖传统育种的情况下优化HI。例如，补充远红光可以诱导遮阴回避反应(SAS)，