通过基因改造光合作用或可提高作物产量
尽管这项技术尚未在食用植物上进行测试,但科学家认为这可能会彻底改变食品生产——以及橄榄生产——行业。
美国农业部和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家们开发了一种基因“破解”技术,旨在提高光合作用的效率,并将作物产量提升多达40%。
“我们试图通过基因工程设计这一捷径,以提高植物的能源利用效率——田间试验表明,这使植物生物量增加了40%。”
该研究以烟草植株为对象,但科学家表示,类似技术也可应用于C4型光合植物。烟草实际上属于C3型植物,但其光合作用方式与C4型植物相似。橄榄树则是典型的C4型植物。
另请参阅:橄榄油研究这种所谓的“破解”原理在于清除光合作用过程中产生的副产物——毒素。植物会自然循环利用这些毒素,但这会消耗本可用于结实的能量。
“据估算,在大豆、水稻以及果蔬等作物中,[光合作用产生的有毒副产物自然循环]可能导致产量大幅下降,降幅最高可达36%,”该研究首席作者、美国农业研究局成员保罗·索斯博士向BBC表示。
“我们试图通过基因工程设计这一‘捷径’来提高植物的能量利用效率——田间试验表明,这使植物生物量增加了40%,”他补充道。
鲁比斯科(Rubisco)是一种植物蛋白,负责捕获二氧化碳并启动光合作用过程。然而,在此过程中,鲁比斯科约有20%的时间会捕获氧气。这些氧分子随后会形成有毒化合物。
植物虽然进化出了自身的天然解毒机制,但现有的解毒过程消耗大量能量。科学家将这种氧气清除过程比作“从缅因州经加利福尼亚州一路开到佛罗里达州”。
在经过基因改造的烟草植株中,科学家们植入了新基因,以关闭原有机制,并用一种更节能的机制取而代之。
研究人员的下一步将是针对番茄和大豆等食用作物重复该实验,以确定该过程是否会对所生产食品的安全性产生任何不良影响。
根据这些结果,他们随后需要说服公众及政府监管机构,证明其方法是一种安全的替代方案。因此,这些作物的商业化和人道主义应用可能尚需时日。
加州大学戴维斯分校橄榄中心执行主任丹·弗林(Dan Flynn)向《橄榄油时报》表示,目前他尚未听说有研究人员正在探索该技术在橄榄领域的应用,并称该中心也不太可能开展这一方向的研究。
“全球某地或许有研究人员正在尝试基因改造和基因编辑,”他说,“但加州橄榄产业目前专注于其他研究重点,因此橄榄中心预计在可预见的未来不会涉足这一领域。”
国际橄榄理事会(International Olive Council)在橄榄种植和橄榄油生产相关研究中常发挥领导作用,但在本文发布时尚未对该研究发表评论。