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    目前，研究人員發現了一種既能促進作物生長，又能有效減少氮需求的蛋白分子�！蹲匀弧冯s志近日刊登的研究報告稱，科學家發現一種可以提高植物氮吸收能力的基因，該基因可用于培育高產品種的水稻、小麥和其他需肥量少的主要作物。據了解，這基因一旦投入使用，將會削減全世界農民的生產成本，遏制富氮水和土壤從農田沖入河流和海洋，從而減少環境破壞。

    “綠色革命”仍有改進空間

    研究團隊將目光集中在20世紀60年代“綠色革命”期間培育的作物上。為提高產量，當時的農學家們培育出半矮化、耐高肥、抗倒伏作物。當時，農民種植此類作物，輔之以改良后的灌溉方法、強力農藥和高效肥料，最終使得全球谷物作物收成從1961年的7.41億噸飆升至1985年的16.2億噸。

    然而，加州斯坦福市卡內基科學研究院的植物科學家凱瑟琳·巴頓（Kathryn Barton）表示，最新的研究表明，“綠色革命”仍有改進的空間�！叭绻�你認為這就是我們要找的‘綠色革命’品種就是研究的終點，那你就錯了，因為我們能做的還有更多�！�

    這是因為現代作物存在一個缺陷：它們不能像傳統作物一樣吸收氮，因此需要大量的肥料助其生長。僅2015年，全世界農民就使用了總量大約1.04億噸的富氮肥料。

    抑制“罪魁禍首”新思路

    中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員、植物基因學家傅向東認為，過去的這一做法對農民來說代價太大，對環境也無益。富氮徑流進入河流、湖泊和海洋，會導致水藻大量繁殖，剝奪水生生物所需的氧氣，致其死亡�！斑@也是我們要尋找既高產又無需大量肥料的新作物的原因。”傅向東說。

    為此，傅向東研究團隊檢測了一種被稱為DELLA的蛋白分子。此前，這種蛋白分子被確認是造成“綠色革命”作物氮吸收能力差和植株矮小的“罪魁禍首”。這種蛋白分子在普通作物中會被生長激素“殺死”，但是由于“綠色革命”作物對這種激素免疫，或是無法產生較多的激素，導致DELLA蛋白在“綠色革命”作物中大量積累。

    研究團隊希望找到一種能夠抑制DELLA蛋白積累的辦法。首先，他們比較了36種矮稈水稻的DNA，比較它們的氮吸收能力，最終確認有兩種基因控制氮的消耗：一種組成DELLA蛋白，另一種組成使穗子變大和提高產量的轉錄因子GRF4。研究人員發現，GRF4能夠促進作物對氮和碳元素的吸收利用，從而抑制DELLA蛋白的積累，有助于作物生長。

    接著，研究團隊培育出了一種能夠產生高濃度GRF4蛋白的水稻。結果表明，這種水稻既能保持矮稈優勢，又能提高產量，并且氮需求量少于“綠色革命”期間培育品種的氮需求量。

    新品種未來可期

    “農民會通過一些方式，來減少過量的氮和其他植物營養素對環境的破壞�！泵绹�特拉華大學環境質量專家詹妮弗·沃克爾（Jennifer Volk）表示，這一研究結果前景可觀，例如建造濕地，使過量的氮和磷在進入小溪和河流之前，被濕地中的水生植物過濾。沃克爾說：“如果繼續下去，植物大量吸收這些營養素，將會給整個生態系統帶來巨大壓力。”

    安娜·麥克拉克（Anna Michalak）是卡內基研究所的一位環境工程師，主要研究氣候變化與水系統中養分徑流的關系。對于研究結果所帶來的影響，麥克拉克更為謹慎：“每當找到一個雙贏的解決辦法，我都會馬上想我們是不是忽略了什么。因為我們還沒有聰明到能夠預測到未來。”

    盡管如此，傅向東研究團隊已著手申請專利，并且已經開始在中國推行育種計劃。據他預計，大約5年之后，其他國家也可以看到這些新品種。