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基因改造突破 農產量增四成 提升光合作用效率 可解糧食危機

【明報專訊】美國科學家透過基因改造提高植物光合作用效率,令農作物增產四成,有望促成新一代農業革命。美國伊利諾伊州大學及美國農業研究局在《科學》刊登實驗成果,稱經基因改造煙草比一般煙草增產四成,今年將應用同樣技術在馬鈴薯上,這次歷時兩年的實驗在真實環境進行。研究人員稱希望有關研究可助紓解世界糧食危機,但承認基因改造有爭議,新技術要安全應用於糧食生產還需要進一步評估及研究,估計最少要10年。

基因改造爭議大 技術評估需10年

今次研究的突破在於縮減植物光合作用程序。在一般情况下,植物的酵素有兩成機會誤取大氣氧氣,製造一種對植物有害的化學物,令植物要花時間通過光呼吸程序「排毒」。領導今次研究的農業研究局分子生物學家索思(Paul South)解釋,植物的光呼吸程序非常耗損植物的能量,浪費了本可製造更多促進成長和產量的寶貴能量。他說有關程序估計令諸如大豆、大米、生果、蔬菜的植物減產達36%。一般農田在正午光合作用的高峰時間,也得花掉多達50%的能量於光呼吸。

研究團隊遂研究用基因技術縮短這浪費能量的過程。研究人員以煙草做實驗,因為煙草的基因已清楚為人理解,易於修改,其生長周期又較快、種子又多,較易觀察成效。索思解釋,他們他們把微量藻類基因植入煙草,將複雜的光呼吸過程簡化,就像汽車取道捷徑,縮短行程及減少燃油虛耗。植物減少用於光呼吸的能量消耗,能增投於生長。研究人員經兩年實地測試,發現基因改造的比普通煙草長得更快更高,莖大了,葉、花和種子俱增,總量增加約40%。

走捷徑省能量 煙草長更快更高

研究成果刊登在《科學》雜誌。索思說:「我們非常興奮。增加的產量超出我們預期。」他們今年準備用基因相近的薯仔做測試,日後再研究用黃豆、水稻、番茄等農作物,以及在非洲、東南亞等不同氣候環境測試。

索思稱目前世上每日有8億多人捱餓,加上人口增長,估計要增加至少70%的糧食供應,才能滿足需求。報告作者之一奧爾特(Donald Ort)表示,美國中西部光呼吸作用每年流失的卡路里每年足夠養活2億人,他相信,全球若能挽回部分流失的卡路里,有望解決21世紀的糧食需求。

煙草實驗簡化過程 「產量超出預期」

不過技術要通過認可應用在糧用植物上,可能要逾10年,而且當中還要克服基因改造爭議,例如有論者擔心基因改造植物倘在農田之外繁殖,可能扼殺其他植物生存。

致力改善農業與環境的植物科研機構博伊斯.湯普森研究所主席斯特恩(David Stern)欣賞團隊針對「不會造成副作用」的光呼吸路徑做法。在研究剋制光呼吸作用植物基因學者漢森(Maureen Hanson)認為索思團隊的研究是同類研究的「首個重大突破」,相信循此法促增產對生態、環境的干擾,不會大於傳統農耕法。

索思表示,尚需進一步研究證明技術對環境的衝擊輕微,而且可供安全食用,預計需時至少10年,也需要數以百萬計美元研究經費確保經改造的食物安全。

(法新社/BBC/新科學家)

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