发展适应气候变化的作物对全球粮食安全至关重要

国际视野作者 / 世界之声 / 2025-05-10 22:19
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  气候变化引起的高温、干旱、洪水和盐碱化正在减少我们主要作物生产的可食用食物的数量。既然占用更多的土地用于农业是不可持续的,我们唯一的出路就是让作物自己适应新的条件。我们有两种选择——驯化具有更强抗逆性但产量较低的作物的野生近缘种,或者在现代高产作物中加入抗逆性基因。在《科学前沿》中,研究人员讨论了这些可能性,以及对更多资金、研究和公众理解的迫切需求。

  我们都需要吃饭,但气候危机对我们农作物的影响正在使世界粮食供应受到质疑。现代作物是为了高粮食产量和易于收获而驯化的,但缺乏应对气候危机的遗传资源。严重的环境压力正在减少粮食产量,导致供应减少,价格上涨。我们不能以可持续的方式占用更多的土地用于农业,所以我们需要改变我们的作物——这一次是让它们适应我们已经改变的世界。

  “农业极易受到气候变化的影响,极端事件的强度和频率只会增加,”西澳大利亚大学的谢尔盖·沙巴拉教授说,他是《科学前沿》杂志上这篇文章的主要作者。“可持续农业生产和全球粮食安全都将严重依赖于我们培育适应气候变化作物的能力。”

  我们目前的农业系统通过大量使用化肥和高产单一栽培生产大量粮食。几十年来,这已经满足了全球人口的需求,但我们现在认识到这是不可持续的。我们所依赖的肥料在生产时破坏环境,在使用时污染环境。与此同时,由于气候危机造成的压力,主要主要作物的粮食产量正在减少。

  即使干旱不会杀死植物,高温也会降低产量。为了克服这个问题,农民灌溉他们的庄稼。但是灌溉用水通常含盐量很高,因为对淡水的需求太大了。这提高了土壤的盐度,从而降低了生长在其中的大多数作物的产量。最后,由极端天气事件引起的洪水使植物浸泡在水中,造成缺氧条件,阻止植物通过根部吸收氧气。这也降低了大多数植物的产量。

  许多野生植物,包括主粮作物的祖先和近亲,比现代作物更能应对环境压力。为了让我们的作物在气候变化中生存下来,我们需要重新引入这些有弹性的特征。

  Shabala和他来自哥本哈根大学的同事Michael Palmgren教授提出了两种选择。首先,我们可以将支持抵抗环境压力的基因引入现有的高产作物。如果有近亲可以借用基因,或者基因保留在植物的DNA中但已经失活,这就更容易了。然而,许多基因有助于抵抗环境胁迫,在一个新品种中包含多个额外的新性状是困难的。

  第二种选择是,我们可以驯化野生植物,这些植物对环境压力有抵抗力,但产量比现代作物低。这在相对简单的情况下是成功的,只需要做一些小小的改变,但目前还不清楚是否有足够多的简单案例来帮助确保我们的食物供应。

  科学家们说,现在就知道哪种策略会成功还为时过早。然而,对于两者的成功来说,同样的关键因素是必不可少的:创新的基因编辑和其他精确的育种技术,这些技术是由精确的细胞表型和公众对新作物的接受所驱动的。

  Shabala警告说:“当前的挑战之一是将最新的科学进步与公众对新技术的看法相匹配。”“这个问题高度**化,涉及重大的商业利益。由于缺乏具体的知识,公众无法区分各种技术之间的细微差异,而依赖于媒体的意见。”

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