美国科学家研发新基因技术，可让烟草植物产量提升20%
十年前，美国伊利诺伊大学的农业科学家们曾提出一个大胆的想法：用基因技术修补植物的光合作用，以提高农作物的产量。
只是当时的想法在科学界遭遇了质疑，并被许多基金会忽视了。但该项目并没有就此夭折，而是受到了比尔及梅林达·盖茨基金会支持，希望该技术能缓解全球贫困问题。
如今，在比尔及梅林达·盖茨基金会支持下，该项目获得了巨大的突破。通过基因修补提高了测试烟草植物20%的产量。相比于农民用传统方法也只能提高1-2%的产量，20%的产量提高相当惊人。当地时间11月18日，《科学》杂志刊发了这一研究论文。
研究团队经过多年的计算分析、实验室和田间试验，选择了靶蛋白进行实验。而选择烟草则是因为它们的基因容易被修改。
研究的过程是利用植物在光照过强时用来保护自己的一种机制。当植物直接接受阳光照射，它们通常会获得比自身需要更多的能量，同时也会激活能帮助它们释放能量的机制。因为一旦不能转移多余的热量，叶子就会枯萎。这个过程被称为非光化学淬灭。
但是当乌云遮住太阳，或者叶子处在暗处，缺乏光照会限制光合作用，而且非光化学淬灭过程会花上半小时时间来调节，同时浪费光能。
通过伊利诺伊大学美国国家超级计算机预测，研究人员发现，在一天时间里，非光化学淬灭过程的缓慢恢复会导致作物产量降低。根据植物类型和当时温度的不同，损失量达到7.5%-30%。
伊利诺伊大学的农作物科学家，该项目的负责人Stephen P. Long，与加州大学伯克利分校的研究人员、非光化学淬灭分子过程专家Krishna Niyogi一起讨论的结果是，提高三种蛋白质的水平，可能会加速恢复过程。
为了验证这一想法，研究团队将三个基因的“组合”（从拟南芥植物中提取）插入到烟草中。利用荧光成像技术，研究团队能够确定，如果转移到暗处，哪一种转基因植物恢复得最快。
通过对比实验，相比于未做改动的烟草植物，有两种基因改变的植物产量提高了20%，第三种植物产量提高了14%。
当然，烟草并不是该项研究的最终目标。《科学》杂志称，该团队已经成功将基因植入了大米及玉米，并可能发现进一步提升植物对光照条件变化反应的速度。
“我们无法100%确定这项技术对于其他作物也有效。不过因为我们实验的对象是一个所有作物都有的过程，我们相信它会有效的。”Stephen P. Long在接受媒体采访时说。
在Stephen P. Long看来，基因工程将带来第二次“绿色革命”，从而让食物的产量大增。就像发生在20世纪60年代-70年代的第一次绿色革命那样，当时先进的农业生产技术进入发展中国家，带来了农作物产量的提升，有效地减少了饥饿问题。
一直以来，转基因农作物经常受到抨击的原因之一是：转基因技术并没有能够显著提高农作物产量——一个农民也可以在一公顷土地上生产相同数量的玉米或小麦。
现在，伊利诺伊大学的研究可能会改变关于基因工程的讨论。《纽约时报》称，有部分人认为，转基因技术将部分基因从一个物种中移到另一个物种上，这是与上帝开玩笑。
但是，如果真能提高农作物产量的40%-50%，情况就会变得不同。因为这能够帮助全球大部分的贫困人口，也能满足联合国项目的需求——在接下来的20年里实现食物产量增长70%。
“我们是想减轻世界的贫困问题。什么是农民需要的，我们又能如何帮助他们。”监督此项目的盖茨基金会官员凯瑟琳·卡恩说。
来源：澎湃新闻
本期监制：张娜
责任编辑：张帅
