一项新工艺通过调整许多主粮作物将阳光转化为能量的方式,有望使其产量提高40%,从而可能养活数亿多人口,美国研究人员表示。
水稻、小麦和大豆等作物,以及水果和蔬菜,在光合作用方式上天然存在一种“缺陷”,导致植物消耗大量能量和资源,从而大幅抑制产量。
“美国中西部地区小麦和大豆每年的产量损失……仅这一地区就足以再多养活约2亿人,”分子生物学家兼论文第一作者保罗·绍斯(Paul South)告诉汤森路透基金会。
伊利诺伊大学科学家与美国农业部农业研究局的研究人员,通过导入来自细菌、绿藻和其他植物的基因,改变了同样存在该缺陷的烟草植物的光合作用方式,相关成果发表于《科学》期刊。
研究人员测试并比较了三种不同的基因变异,发现效果最好的一种在实际环境中节省的能量和资源足以使产量提高40%。
在两年多的田间试验中,经过基因改造的烟草植株比未改造的植株生长更快,长出的叶片和茎秆更多,研究人员表示。
绍斯表示,光合作用过程在植物中“几乎完全相同,因此我们预计在烟草中观察到的益处将带来粮食作物的变化”。
他补充说,目前正在努力将这些研究成果应用于提高马铃薯、豇豆、大豆和水稻的产量。
“这类技术需要10至15年时间才能通过严格的监管审批流程,该流程会审查转基因作物对健康和环境的影响。因此,如今投资此类技术显得更为迫切,”绍斯表示。
该研究是一个旨在以可持续方式提高全球粮食产量的国际项目的一部分。资助方包括比尔及梅琳达·盖茨基金会和英国政府。
然而,专家表示,不仅要增加主粮作物的产量,还要增加营养丰富食物的生产,这对于应对全球营养不良危机至关重要——该危机导致八分之一的成年人肥胖,同时九分之一的人口处于饥饿状态。
“嗯,我们需要各方面的食物都更多。仅人口就几乎必然会增长到100亿,而且人们的饮食正变得更加丰富,”普林斯顿大学讲师、世界资源研究所高级研究员蒂莫西·瑟奇林格(Timothy Searchinger)表示。
因此,瑟奇林格(他曾撰写过一份关于可持续粮食系统的近期报告)告诉汤森路透基金会,最新研究成果提供了“重要且有前景的工作,因为它可能开辟提高作物产量的新途径”。
“还有很多工作要做……但很高兴研究人员已开始关注一些重要的C3作物,”他补充说。
“C3作物”一词指的是大多数主要粮食作物,这些作物采用C3光合作用途径。采用其他形式光合作用的作物包括玉米、甘蔗和高粱。
与许多附带高昂知识产权成本的农业技术创新不同,研究人员表示,撒哈拉以南非洲和东南亚的小农户将可以免费使用这些突破性成果。
据联合国粮食及农业组织(FAO)称,经营1至10公顷土地的小农户提供了亚洲和撒哈拉以南非洲高达80%的粮食供应,但其中许多人也极度贫困。
