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转基因固氮作物研究获得大额资助
#农学
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英国约翰英纳斯中心(John Innes Centre)加尔斯·奥尔德罗伊德(Giles Oldroyd)教授正领导他的国际团队,研究一个生物学界长期以来苦苦追寻的问题:如何让细菌帮助谷类作物自我施肥。

这项为期 5 年的研究项目由比尔与美琳达·盖茨基金会资助,研究的目的是让谷类作物和固氮细菌共栖。

如果研究获得成功的话,谷类作物就能从空气中获得生长所需的氮元素。这样,粮食产量会得到大幅度提升,而且农民也不需要购买昂贵的硝酸盐肥料。

研究成果不仅可以让非洲贫困地区的农田产量突飞猛进,对英国的农民也有好处,因为这样他们就不用过度地依赖高价的化学肥料。

奥尔德罗伊德教授说:“绿色革命带来的氮肥让某些地区的谷物产量达到了原来的 3 倍。但是对于发展中世界的小规模农场农民来说,这些化学制品过于昂贵,难以负担。”

“所以,这些小规模农场的产量非常低,大约只有世界平均产量的 20%。即使是英国的农民,向耕地施肥也要花费巨额成本。如果我们可以培育出固氮谷物,就不再需要这些肥料了,所以这项研究对英国的农民也有好处。

“固氮谷类作物的育种一直是植物生物学中最困难的课题之一,未来也是这样。我不能保证这一为期 5 年的项目就可以达到目标。但我认为这是一个开始,我随时准备改变自己的看法。

“要想这个目标需要很大的勇气,但是我们仍然应该进行研究,应为这个问题太重要了。

“科学的特征在于,任何研究都不能确保获得成功。但是这项研究对世界来说是一个巨大的推进,非常激动人心。我很希望可以改进非洲那些为温饱发愁的农民的生存状况。”

如果研究获得成功,农民可以通过共享种子的方式来共享这项技术。

领导这次研究的加尔斯·奥尔德罗伊德(Giles Oldroyd)教授 (图片:edp24.co.uk)

领导这次研究的加尔斯·奥尔德罗伊德(Giles Oldroyd)教授 (图片:edp24.co.uk)

研究的重点是培育出固氮玉米。在撒哈拉以南的非洲,小规模种植的农民主要以玉米为生。但研究的结果将不仅仅适用于玉米,还可以在小麦、大麦和大米等谷类作物中得到应用。

研究人员将首先用生物工程的方法,让玉米获得感知土壤中固氮细菌的能力。这就有可能足以让植物和固氮细菌共栖。对于那些无法获得肥料的农民来说,只要作物的固氮能力获得微小的提升,就可以增加产量。

在最基本的共栖关系中,细菌存活于植物根部的膨胀物里。这些结构简单的根部肿块可以为固氮细菌提供必需的低氧环境。豆科植物进化得更加完善一些,发展出了专门为固氮菌提供栖身场所的器官:根瘤。

当植物和细菌的相互作用变得越来越复杂时,细菌为植物固氮的效率也会随之提升。

奥尔德罗伊德教授说:“我们已经相当了解豌豆和大豆这样的豆类植物是如何进化出吸纳土壤细菌、获得所需氮源的过程了。”

“即使是最为原始的植物-细菌共栖关系也会对植物有益,这也是我们希望在谷类作物上实现的目标。从长远来看,我希望研究可以沿着进化的路径进行,一步步地增加共栖的复杂性,让植物愈发从固氮菌中受益。”

奥尔德罗伊德教授将会领导一个由大约 20 名科学家组成的研究团队,这些科学家的工作地点包括英国诺里奇(Norwich)、丹麦、法国以及美国。

比尔与美琳达·盖茨基金会农业发展高级项目官员凯瑟琳·卡恩(Katherine Kahn)表示:“我们对这项研究可能产生的长远影响感到激动,它将改变那些靠小型农田获得食物和收入的农民的生活。”

“我们需要创新来可持续地提升农民的生产力,让他们的家庭从贫困线上挣脱出来。让作物更容易地获得氮源,会使非洲农民的产量获得突飞猛进的提升。”

 
 
编译原文: John Innes Centre scientists in Norwich given $9.8m for project to help farmers in the world’s poorest countries
刊发信息: 《东方日报》( Eastern Daily Press )7 月 15 日刊
文章题图: Shutterstock
内文照片: edp24.co.uk