圖注說明：多尺度冠層光合作用模型包括植物三維株型、冠層內(nèi)部光線分布、每個葉片內(nèi)部的光合作用代謝過程。利用該模型研究發(fā)現(xiàn)降低光合作用反應(yīng)中心（中間紅色橢圓形）周邊的天線單位數(shù)目（即去除灰綠色天線單位，只留下深綠天線單位），可有效增加光合作用光化學(xué)反應(yīng)，降低熱耗散，提高葉片及冠層光能利用效率，進而有利于提高作物生物量及產(chǎn)量潛力。

提高冠層光能利用效率是進一步大幅度提高作物產(chǎn)量的重要途徑。然而，由于光合作用涉及的能量轉(zhuǎn)化、傳遞及 CO2 固定相關(guān)的碳代謝過程極度復(fù)雜，而且冠層內(nèi)部光、溫環(huán)境具有高度時空異質(zhì)性，鑒定提高冠層光能利用效率的分子改造途徑是當(dāng)前光合作用研究的重要難題。

中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所朱新廣研究組建立了能有效整合光合作用分子過程、葉片乃至三維株型特征的冠層光合模型，為定量研究冠層光合效率提供了重要理論工具。利用該系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)降低光合作用光系統(tǒng) I 和光系統(tǒng) II 的天線大小，有利于提高葉片光化學(xué)反應(yīng)效率，降低熱耗散，提高葉片及冠層光合利用效率，進而有利于提高作物生物量及產(chǎn)量潛力。自然界中植物光合系統(tǒng)保存較大光合天線有利于植物葉片保存較多氮元素，同時遮蔭周邊植物，進而提高其在自然界的競爭能力。