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科学家破解光合作用!基改助植物“排毒”产量直线飙涨40%

全球人口数持续增长,估计至2050年,世界人口将逼近100亿,而如何喂饱如此大量的人口,也成为人类眼前最急迫的难题。美国一名科学家透过基因改造方法,改善植物光化合作用效率,进而使产量提高多达40%,有望于未来帮助解决粮食短缺问题。

美国大豆栽植农场 。

美国伊利诺大学与美国农业研究局在去年底在《科学》期刊上刊登实验结果,显示经基因改造后的烟草,产量比普通烟草增加四成;研究团队今年将会把这项技术运用在马铃薯上,实验将耗时两年,将会在真实环境中进行。

伊利诺大学植物科学教授奥尔特(Donald Ort)表示,植物行光合作用时,会产生一种名为“RuBisCO”的酶,能将空气中的二氧化碳转变为碳水化合物以供生长;不过,RuBisCO有时无法识别二氧化碳,反而与氧气相结合,反而会产生毒性代谢物。植物为了“排毒”,就会进行“光呼吸”(photorespiration)作用,但也会为此消耗大量能量,使植物产量下降。

美国农业研究局分子生物学家索斯(Paul South)解释,光呼吸作用相当耗能,消耗了许多原本可用来成长和促进产量的宝贵能量。据估计,包括黄豆、稻米、蔬果等作物,减产可高达36%;普通农田在中午光合作用高峰时,就得花掉50%的能量用于“排毒”。

奥尔特表示,光是在美国中西部的农场,农作物每年因为光呼吸作用而损失的卡路里,就足以喂饱2亿人口。奥尔特表和其团队利用基因改造方式,在1200株烟草中加入海藻基因,替烟草制造出3种不同的光呼吸作用捷径,结果发现3种方式均有效果,其中一项减少的能量损失更高达4成。

研究团队对此相当振奋,未来将会在人类主要粮食作物,例如小麦和大豆上进行实验,期望能够帮助增加粮食产量。不过,基因改造仍有其争议待克服,这项技术要通过认可并应用在粮食生产上,估计还要至少10年时间。

科学家相信新技术有助于解决全球粮食不足问题。

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