温暖的希望科学家孜孜不倦培育出减少甲烷排放增强产量的绿色水稻

在这个充满挑战的时代,全球变暖已经成为一个迫切的问题。气候变化导致极端天气事件频发,对农业生产造成了重大威胁。其中,水稻作为世界上最主要的粮食作物之一,其对环境影响尤为显著。然而,一种新的转基因(GM)水稻或许能够显著减少农业生产对地球气候产生的影响。这是一种特殊设计,携带了来自大麦的脱氧核糖核酸(DNA),其释放的甲烷——一道强大的温室气体——仅相当于常规水稻的一小部分,并且能够生产更多的稻米。

专家们认为,这种方法对于促进粮食可持续发展具有重大潜力,但还需要进行更多研究,以确定新水稻在不同条件下的表现是否同样出色。美国普林斯顿大学从事气候与农业研究的Timothy Searchinger表示:“这是非凡的成果。”

从工业革命以来,甲烷已经导致了约20%的地球变暖。人类活动中最主要来源是农业,其中包括牲畜和水稻。在淹没土壤中生长的大部分农作物缺乏氧气,是微生物产生甲烷理想“家”。这些微生物在植物根部生成80%至90%以上的人造甲烷;虽然一些被植物吸收并溶解于水,但大多数却逃逸到了大气中。

目前有方法可以显著减少这些排放,如暂时排干农田并向土壤添加氧来消灭产生甲烷微生物。此举同时还有其他好处:中国农民通过给他们的小麥田排泄来提高产量,而加利福尼亚和其他地方则用于涵养水源。但这种类型实施起来并不容易,特别是在那些不均衡或雨季丰富的地方。此外,如果发生错误,将损害到小麥田。

因此人们一直渴望出现一种新的改良品种。在2002年科学家注意到,当谷物越多时,小麦释放出的更少的是一种碳锁定于米粒中的淀粉,而不是供给土壤中的微生物利用。这是因为碳都被锁在了米粒中的淀粉之中,而无法供给土壤中的微生物。

这种新型改良品种由乌普萨拉市瑞典农业科学大学植物生物化学家的Chuanxin Sun率领团队培育而成。而其中发挥主要功效的是大麦DNA。在2003年Sun与同事发现一种所谓转录因子,它能够开启合成淀粉基因。他将这段DNA序列加入另一个启动子,从而确保淀粉主要被生产于植物茎叶当中随后他将这个联合体嵌入了一些主流类型的小麦——粳小麦。

结果显示,就像预期一样,大麻含有的淀粉比传统小麦高达86.9%,相比之下传统小麦只有76.7%. 这项工作已在《自然》杂志网络版上报告公布出来。一旦测试表明,与传统小麦相比,在GM植株根系内生成大量细菌形成氢化锂数量要低得多测量结果证实基于不同的季节GM植株释放氢化锂占总氢化锂百分比范围自0.3%至10%

Sun说,在炎热季节当中由于湿度降低,使得氢化锂减少变得更加明显,因此这使得GM植株更值得一提作为全球变暖背景下的一种解决方案加利福尼亚大学戴维斯分校农学家Bruce Linquist表示:“这些削减非常巨大的”但他也怀疑实际操作过程中能否达到如此效果

此外,还有一点让人感到鼓舞,即这一特性也可能增加食品安全。一项对盐类产量测定的数据显示,每个植株原来的16克现在增加到了24克,这是一个巨大的增长Sun说:“我深受感动”

但是,他以及其他学者重申,我们仍需继续进行更多研究以确认该趋势是否能保持其优势状态Linquist表示:“我看过很多实验室里很有希望的事物,但是它却没有实现他的潜力”

尽管存在挑战和未知,我们必须坚持前行,因为我们知道每一步前进都是为了地球未来的一个重要努力。如果我们能改变我们的耕作方式,那么无论是通过使用特殊制药还是通过简单地选择正确品種,都将是一个巨大的步骤向着一个更加可持续、健康的地球迈进