十年前，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的農(nóng)業(yè)科學(xué)家們?cè)岢鲆粋€(gè)大膽的想法：用基因技術(shù)修補(bǔ)植物的光合作用，以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

只是當(dāng)時(shí)的想法在科學(xué)界遭遇了質(zhì)疑，并被許多基金會(huì)忽視了。但該項(xiàng)目并沒(méi)有就此夭折，而是收到了比爾及梅林達(dá)·蓋茨基金會(huì)支持，希望該技術(shù)能緩解全球貧困問(wèn)題。

如今，在比爾及梅林達(dá)·蓋茨基金會(huì)支持下，該項(xiàng)目獲得了巨大的突破。通過(guò)基因修補(bǔ)提高了測(cè)試植物煙草20%的產(chǎn)量。相比于農(nóng)民用傳統(tǒng)方法也只能努力提高1-2%的產(chǎn)量，20%的產(chǎn)量提高相當(dāng)驚人。當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月18日，《科學(xué)》雜志刊發(fā)了這一研究論文。

研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的計(jì)算分析,實(shí)驗(yàn)室和田間試驗(yàn),選擇了靶蛋白進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇煙草則是因?yàn)樗鼈兒苋菀走M(jìn)行基因修改。

研究的過(guò)程是植物在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)用來(lái)保護(hù)自己的一種機(jī)制。當(dāng)植物直接接受陽(yáng)光照射，它們通常會(huì)獲得比自身需要更多的能量，同時(shí)也會(huì)激活能幫助它們釋放能量的機(jī)制。因?yàn)橐坏┎荒苻D(zhuǎn)移多余的熱量，葉子就會(huì)枯萎。這個(gè)過(guò)程被稱為非光化學(xué)淬滅。

這有點(diǎn)像一個(gè)工人采取較短的咖啡休息時(shí)間，然后重新回到裝配線。對(duì)于煙草植物的總體生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，作用相當(dāng)驚人。

但是當(dāng)烏云遮住太陽(yáng),或者葉子處在暗處,缺乏光照會(huì)限制光合作用,而且非光化學(xué)淬滅過(guò)程會(huì)花上半個(gè)小時(shí)時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)，同時(shí)浪費(fèi)光能。

通過(guò)伊利諾伊大學(xué)美國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在一天時(shí)間里,非光化學(xué)淬滅過(guò)程的緩慢恢復(fù)會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低。根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示,損失量高的驚人。根據(jù)植物類型和當(dāng)時(shí)溫度的不同,損失量達(dá)到7.5%-30%。

伊利諾伊大學(xué)的農(nóng)作物科學(xué)家，該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Stephen P. Long，與加州大學(xué)伯克利分校的研究人員,非光化學(xué)淬滅分子過(guò)程專家Krishna Niyogi一起討論的結(jié)果是,提高三種蛋白質(zhì)的水平,可能會(huì)加速恢復(fù)過(guò)程。

為了驗(yàn)證這一想法,研究團(tuán)隊(duì)將三個(gè)基因的“組合”(從擬南芥植物中提取)插入到煙草中。利用熒光成像技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)能夠確定,如果轉(zhuǎn)移到暗處,哪一種轉(zhuǎn)基因植物恢復(fù)得最快。

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，相比于未做改動(dòng)的煙草,有兩種基因改變的植物產(chǎn)量提高的20%,第三種植物產(chǎn)量提高了14%。

當(dāng)然，煙草并不是該項(xiàng)研究的最終目標(biāo)?！犊茖W(xué)》雜志稱，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將基因植入了大米及玉米，并可能發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步提升植物對(duì)光照條件變化反應(yīng)的速度。

“我們無(wú)法100%確定這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于其他作物也有效。不過(guò)因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)的對(duì)象是一個(gè)所有作物都有的過(guò)程，我們相信它會(huì)有效的。”Stephen P. Long在接受媒體采訪時(shí)說(shuō)。

研究團(tuán)隊(duì)，中間為Stephen P. Long

在Stephen P. Long看來(lái)，基因工程將帶來(lái)第二次“綠色革命”，從而讓食物的產(chǎn)量大增。就像發(fā)生在20世紀(jì)60年代-70年代的第一次綠色革命那樣，當(dāng)時(shí)先進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)入發(fā)展中國(guó)家，帶來(lái)了農(nóng)作物產(chǎn)量的提升，有效地減少了世界饑餓問(wèn)題。

一直以來(lái)，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物經(jīng)常受到抨擊的原因之一是：轉(zhuǎn)基因技術(shù)并沒(méi)有能夠顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量——一個(gè)農(nóng)民也可以在一公頃土地上生產(chǎn)相同數(shù)量的玉米或小麥。

現(xiàn)在，伊利諾伊大學(xué)的研究可能會(huì)改變關(guān)于基因工程的討論。《紐約時(shí)報(bào)》稱，有部分人認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因技術(shù)將部分基因從一個(gè)物種中移到另一個(gè)物種上，這是與上帝開(kāi)玩笑。

但是，如果真能提高農(nóng)作物產(chǎn)量的40%-50%，情況就會(huì)變得不同。因?yàn)檫@能夠幫助全球大部分的貧困人口。也能滿足聯(lián)合國(guó)項(xiàng)目的需求——在接下來(lái)的20年里實(shí)現(xiàn)食物產(chǎn)量增長(zhǎng)70%。

“我們是想減輕世界的貧困問(wèn)題。什么是農(nóng)民需要的，我們又能如何幫助他們?！北O(jiān)督此項(xiàng)目的蓋茨基金會(huì)官員凱瑟琳·卡恩說(shuō)。