科學家發現「畝產萬斤」的奧義了！？

知識 11-28

科學家發現「畝產萬斤」的奧義了！？

目前世界上大約生活著70億人，這一數字將在2050年超過90億。為了滿足人們對糧食不斷增長需求，聯合國糧食及農業組織估計，全球的糧食產量至少需要增加70%。

為了讓這一設想成為可能，科學家們已將想出了一種基因編輯的方法，它能夠提升植物體內光合作用的效率，從而在不增加農業用地的基礎上達到糧食增產的目的。他們的技術已經詳細地刊登在近期的《科學》雜誌上。

該研究由Bill和Melinda Gates基金會贊助，研究的目的是在未來為發展中國家的農民提供更多的可持續發展農業。

美國伊利諾伊大學香檳分校的研究者Johannes Kromdijk表示，植物的生產利用並沒有達到最大化，而這就是你應該思考的關鍵問題。即便它們在生產過程中達到了最優化，它們也不會一直竟可能的保持下去。

但是為了滿足人類對食物的需求，人們需要植物擁有更高的生產能力。美國伊利諾伊大學香檳分校的植物生物學教授Donald Ort說道，這已經不是科學家首次致力於在基因領域提高作物產量了。

在20世紀50年代到80年代，科學家們就已經開始研究如何提高植物吸收輻射的能力。時至今日，最好的作物能夠在生長季吸收90%的光照。科學家們還致力於如何提高收穫指數(植物地上部分能作為食物干物質量的百分比)，現在種子中的生物量能達到50%-60%。

Ort博士表示，決定植物產量的其它潛在因素是光能轉換效率，該效率指的是植物吸收光照並將其轉換成生物質量的能力。在整個第一次綠色革命中，植物的這一能力並沒有得到提高。如果會有第二次綠色革命，我們必須提高改進植物的這一轉換過程。

但是光合作用通常是一個低效的過程。

陽光直射會傷害植物體內的分子，所以在陽光非常強烈的時候，植物會將光能轉化為熱能，這一過程被稱為光保護作用(一種讓植物免於晒傷的防晒機制)。然而，結果很明顯，植物的光合作用效率明顯下降。

僅僅幾分鐘的陽光直射，植物的光合作用效率需要幾小時的時間才能回復到正常水平。在這段時間中，植物大概會損失接近20%的作物產量。

這種滯後時間在野外環境中並不是什麼問題，野外唯一的進化壓力是繁殖在基因上的傳遞。但是這也需要引起人們的重視，尤其是需要在未來30到40年間將人們對食物的需求將翻倍。

科學家發現「畝產萬斤」的奧義了！？

實驗室用了煙草植物，因為它們的基因非常容易被修改，研究者們想要知道如果這些煙草植物加快了光合作用的速率將會發生什麼。美國加州大學伯克利分校的教授兼勞倫斯伯克利國家實驗室的研究員Krishna Niyogi表示，實驗改變了參與光合作用的三個基因，植物的葉子及根莖都變得比之前更大了。

在實驗室和溫室中進行試驗之後，這些植物被轉移到野外環境。相比於未接受基因改造的植物，這些實驗組在22天的時間中增重了14%-20%。

Kromdijk博士表示，沒人關心煙草長的怎麼樣，這種植物只會危害我們的健康，我們讓它高產有個卵用。這只是我們的概念產品，下面才是見證奇蹟的時刻，我們打算將這項技術用於改良糧食作物。

實際上研究人員將對木薯、大米及豇豆等農作物進行相同的實驗，這樣可以幫助發展中國家的農民，尤其是非洲撒哈拉以南及東南亞地區。如果這項技術同樣適用於這些作物，那麼我們就能在不增加農業土地的情況下得到更多的食物。要知道，世界上很多地區的農業用地都非常有限。

可能會有一些活動非常直接的反對基因改造生物並對這一計劃造成阻礙，但Niyogi博士表示，但提高生產過程中實際發生的基因變化非常小。

Niyogi還說到，在這個概念中首先要證明的是我們將一種植物的基因放到另一種植物中去，但是所有的植物都有這三個基因。所以從長遠來看，我們只是基因的搬運工，而不是從另一種生物體中植入新的基因，因為這些基因早就在植物體內了。

Ort表示，我們需要終結飢餓，這也是非常能說服人的地方。

他還補充道，我們相信這麼做是必須的，因為我們要確保這一技術在事態嚴重乃至我們沒有食物的時候拯救世界。也許之後有些事情需要重新進行審議。

[千里之外 via csmonitor]

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