近年來，一係列農(nong) 作物生物技術取得突破，這些技術有望提高農(nong) 作物產(chan) 量，降低農(nong) 業(ye) 對環境的影響，幫助人們(men) 應對未來的氣候變化，為(wei) 不斷增長的人口提供更好的營養(yang) ，預示著一場新的“綠色革命”到來。

　　高產(chan) 新小麥品種催生第一次“綠色革命”

　　第一次“綠色革命”出現於(yu) 20世紀60年代，隨著一係列科學技術進步的出現，糧食產(chan) 量與(yu) 日俱增。其中最引人注目的是美國農(nong) 學家諾曼·博洛格成功培育出高產(chan) 抗病的半矮稈小麥品種，這種小麥使穀物產(chan) 量增加了一倍多，成為(wei) 應對世界糧食危機的關(guan) 鍵。這項農(nong) 業(ye) 技術的推廣，被稱為(wei) “綠色革命”。

　　隨後，其他作物育種家在博洛格的基礎上更進一步，提高了其他主要穀物的產(chan) 量。自1961年以來，全球穀物產(chan) 量增長了400%，而世界人口增長了260%。博洛格因其成就於(yu) 1970年獲得諾貝爾和平獎。

　　博洛格曆經20年艱巨的雜交工作培育出高產(chan) 抗病的小麥品種。今天，作物育種家正在現代生物技術工具的加持下，顯著提高作物產(chan) 量、耐受幹旱以及對抗病蟲害的能力。

　　新技術大幅減少氮肥使用量

　　在第一次“綠色革命”時期，農(nong) 作物需要增加化肥施用量才能獲得更高的產(chan) 量。但有些肥料會(hui) 對生態環境產(chan) 生不利影響。

　　例如，農(nong) 作物未吸收的氮和其他肥料流經地表會(hui) 刺激河流、湖泊和沿海地區中有害藻類的生長。過量的氮肥會(hui) 被土壤細菌分解，導致大氣中二氧化氮的濃度不斷上升，二氧化氮導致全球變暖的“威力”是二氧化碳的300倍。此外，利用大氣氮生產(chan) 工業(ye) 氨是能源密集型產(chan) 業(ye) ，預計到2050年，氮肥的生產(chan) 將消耗全球能源的2%。

　　好消息是，兩(liang) 個(ge) 現代植物育種團隊取得重大突破，將大幅減少農(nong) 作物生產(chan) 所需的氮肥量。

　　今年7月，中國研究人員在《科學》雜誌報告稱，基因OsDREB1C在水稻中猶如一個(ge) “分子開關(guan) ”，可以顯著提高水稻的光合作用和氮素利用效率。進一步的田間試驗證明，在水稻品種中增強表達這種基因，可使水稻產(chan) 量提高30%以上，氮素利用效率提高25%以上。而且，本次發現的關(guan) 鍵基因不隻限於(yu) 水稻內(nei) ，還廣泛存在於(yu) 玉米、小麥等作物基因組中。

　　氮對植物生長至關(guan) 重要，但植物不能直接將空氣中的氮氣轉化為(wei) 它們(men) 可以利用的形式。花生和大豆等豆類植物有根瘤，可以利用固氮細菌為(wei) 植物提供氮肥。水稻和小麥等穀物植物則沒有這種能力，必須依靠從(cong) 土壤中的肥料中吸收無機氮，例如氨和硝酸鹽。

　　今年7月，美國加州大學戴維斯分校一組研究人員報告稱，他們(men) 成功地對水稻品種進行基因編輯，使其根部適合固氮細菌。因此，當在有限的土壤氮條件下生長時，基因編輯品種的水稻產(chan) 量會(hui) 比常規品種高20%至35%。相關(guan) 研究刊發於(yu) 《植物生物技術雜誌》。

　　研究人員表示，這一發現每年可為(wei) 美國農(nong) 民節省數十億(yi) 美元的化肥成本，同時也有益於(yu) 環境。他們(men) 相信，這一基因編輯技術可以應用於(yu) 其他穀物作物。

　　利用動物肥胖基因讓植物“增肥”

　　據美國《理性》雜誌報道，來自北京大學、貴州大學以及美國芝加哥大學研究團隊利用動物肥胖基因讓植物“增肥”。科學家們(men) 將動物肥胖基因FTO轉入到水稻細胞中，用它來控製基因表達，以提高農(nong) 作物產(chan) 量。具體(ti) 來說，就是將FTO基因片段搭載於(yu) 環狀DNA，通過根癌農(nong) 杆菌侵染植物細胞。FTO基因在水稻細胞中表達的蛋白，可以擦除RNA甲基化修飾m6A，並且影響相關(guan) RNA功能表達。

　　在實驗室條件下，新品種水稻的產(chan) 量是原來的3倍。田間試驗中植株的質量提高了50%，產(chan) 量也提高了50%。而且作物的根更長，光合作用更有效，能夠更好地抵禦幹旱的壓力。

　　重要的是，這項技術在水稻和馬鈴薯植株上取得了相似的結果，而這兩(liang) 種作物並不特別密切相關(guan) 。這表明，這一基因可以在廣泛的植物中發揮作用，相關(guan) 研究刊發於(yu) 《自然·生物技術》雜誌。

　　《理性》雜誌在報道中指出，這場由新生物技術推動的“綠色革命”預示著一個(ge) 未來——使用更少的肥料提升農(nong) 作物產(chan) 量，最終獲得更多糧食，這有助農(nong) 田恢複，減少水汙染及溫室氣體(ti) 排放。