從臺風(fēng)到日益嚴(yán)重的干旱，我們的世界正在經(jīng)歷氣候變化帶來的一系列對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全災(zāi)難性的破壞。
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2021年9月發(fā)表在《可持續(xù)糧食系統(tǒng)前沿》（Frontiers in Sustainable Food Systems）雜志上的一項(xiàng)研究指出：“氣候變化的影響已經(jīng)開始顯現(xiàn)，而且無疑將進(jìn)一步惡化，預(yù)計(jì)本世紀(jì)全球作物產(chǎn)量和環(huán)境適宜性將會下降糖心vlog。許多行業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域正在研究創(chuàng)新技術(shù)，以減輕氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響。其中一種方法是基因編輯，這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物體基因組進(jìn)行高度精準(zhǔn)的修飾，包括刪除、沉默或插入所需基因。”
以下五個(gè)例子讓我們具體了解基因編輯是如何幫助農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化的。
No.1 提高作物抗旱能力
干旱是全球農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因tangxin。利用基因編輯技術(shù)，能夠幫助作物適應(yīng)各種非生物脅迫，包括干旱。一些植物中存在的Se基因，被稱為敏感基因（sensitive genes），會增強(qiáng)干旱（及其它非生物脅迫）的有害影響。研究人員利用基于CRISPR的基因編輯技術(shù)，通過破壞這些Se基因來提高作物的耐旱性。目前主要的研究作物對象包括小麥、木薯、木瓜、甘蔗和棉花。糖心vlog官網(wǎng)
荷蘭一片遭受干旱之苦的麥田。圖片來源：Shutterstock
No.2 作物病害管理
《可持續(xù)糧食系統(tǒng)前沿》（Frontiers in Sustainable Food Systems）雜志的一項(xiàng)研究稱：“隨著氣候變化，影響植物和動物的大多數(shù)病害預(yù)計(jì)將變得更加頻繁，病媒范圍的擴(kuò)大、溫度的上升促進(jìn)了病原體的繁殖，宿主有機(jī)體更容易受到病原體的感染，這些都是氣候變化導(dǎo)致病害惡化的許多原因之一。”
為了應(yīng)對即將到來的農(nóng)業(yè)病害的激增，科學(xué)家們一直致力于在不使用殺蟲劑和殺菌劑的情況下提升牲畜和糧食作物的抗病能力。例如，香蕉作為一種重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物在非洲被廣泛種植。但干旱和極端高溫等應(yīng)激條件會促使當(dāng)?shù)叵憬稐l紋病毒的爆發(fā)，為了解決這一問題，肯尼亞內(nèi)羅畢國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所的Leena Tripathi領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組率先將CRISPR基因編輯技術(shù)應(yīng)用于滅活香蕉條紋病毒。
香蕉條紋病毒。 圖片來源: Rupert Anand Yumlembam/Central Agricultural University
No.3 增加產(chǎn)量
全球氣候變化將導(dǎo)致作物減產(chǎn)和牲畜產(chǎn)量下降。隨著許多地區(qū)人口的增加，對食物的需求增加，產(chǎn)量的下降可能需要開墾更多的林地用于耕種。雖然過去曾使用傳統(tǒng)育種技術(shù)來提高作物產(chǎn)量，但面對糧食需求的不斷增長，需要采用更高效的方法來提高作物產(chǎn)量。基因編輯技術(shù)是有希望滿足這種需求的一項(xiàng)技術(shù)。例如，已經(jīng)研發(fā)出了產(chǎn)量可提高11%至68%的基因編輯水稻品種。
No.4 對抗土壤鹽堿化
可持續(xù)糧食系統(tǒng)前沿研究報(bào)告指出，“可耕地鹽堿化的擴(kuò)張已經(jīng)成為世界糧食安全的一個(gè)主要威脅。約6%的耕地因土壤鹽堿化而遭受破壞，全球每年還在持續(xù)增加1 - 2%的鹽堿地，導(dǎo)致玉米、水稻和小麥等主要糧食作物的產(chǎn)量大幅下降。”
土壤鹽堿化。圖片來源: Ensia
植物科學(xué)家正在改良作物，使其能夠更好地耐受極端干旱和土壤高鹽分。科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)成功地利用CRISPR技術(shù)使番茄具有更高的耐鹽性；此外，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和上海農(nóng)業(yè)生物基因中心的科學(xué)家們通過消除了水稻中的一個(gè)基因，以提高其對土壤中高濃度鹽的耐受性。
No.5 雜草控制
雜草可以說是農(nóng)民的頭號敵人，它對全球農(nóng)業(yè)造成了巨大的傷害，大大降低了產(chǎn)量和農(nóng)民收入。在印度，雜草會使農(nóng)作物減產(chǎn)31.5%。堪薩斯州立大學(xué)農(nóng)學(xué)系的一項(xiàng)研究表明:“在與作物競爭的過程中，雜草可能對二氧化碳濃度變化和溫度上升表現(xiàn)出更好的適應(yīng)性。”
基因編輯是解決這一問題的有效方法。不僅能為農(nóng)民提供了一種更靈活和更容易的雜草管理方法，還能使農(nóng)民實(shí)行免耕或少耕，有助于減少土壤侵蝕，并通過減少化石燃料消耗和土壤擾動，最大限度地減少溫室氣體排放。
Reference：
1.5 ways gene editing is making crops climate-resilient （GLP）
https://geneticliteracyproject.org/2022/01/18/5-ways-gene-editing-is-making-crops-climate-resilient/
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