真能增产的转基因大豆来了

今年夏天的热浪让很多人见识到了气候变化的厉害，但大家的注意力都被热射病和高温限电吸引过去了，没有意识到受气候变化影响最大的其实是农业。

根据联合国所做的统计，2021年全球有将近10%的人口在挨饿，缺粮才是目前最严重的人道灾难。导致这一结果的主要原因当然是人多地少，但另一个不可忽视的原因就是气候变化，很多地方的农民都是靠天吃饭的，气候变化对粮食生产的影响太大了。

当然了，如果把全世界产的粮食全都拿来吃，肯定是足够的，可惜大部分多余的粮食出自少数几个产粮区，粮食的分配和运输体系没有跟上。这个问题听起来似乎很容易解决，但真实世界的运行规则是很复杂的，往贫困地区运粮食反而是一件相当困难的事情。因此，包括比尔·盖茨在内的不少有识之士都认为，要想彻底解决缺粮问题，最可靠的方法就是提高贫困地区的粮食产量，争取让他们做到自给自足。

提高粮食单产最直接的方法就是加大化肥和农药的投入，但这两样东西正变得越来越贵，对环境也不是很友好，于是很多人把希望寄托在了品种改良上。转基因技术是非常重要的品种改良手段，但目前已有的转基因种子基本上只有抗虫和抗除草剂这两种性能，虽然也可以间接提高产量，但总还是隔着一层，对于农业技术欠发达的撒哈拉以南非洲来说用处不是很大。

为了从根本上提高粮食产量，盖茨基金会出资支持了一个名为“增进光合作用效率”（Realizing Increased Photosynthetic Efficiency，简称RIPE）的研究项目，该项目由美国伊利诺伊大学牵头，联合了全世界多所农业技术研究机构，试图通过转基因的方法提高光合作用的效率。2022年8月18日出版的《科学》（Science）杂志刊登了RIPE科学家撰写的一篇重磅论文，宣布他们成功地在大田试验中把大豆的产量提高了20%多，品质没有受到丝毫影响。

这项研究的关键是一个名为VPZ的叶黄素蛋白复合体，这个复合体包括3种蛋白质，其作用就是在阳光过于强烈时开启保护模式，把多余的热量散发出去，保护叶绿体不被强烈的阳光伤害。但当叶片转入遮阴模式（比如太阳被乌云或者其他叶片遮挡）之后，这个VPZ蛋白复合体就会消除保护模式，恢复光合作用。问题在于，消除的过程需要几分钟的时间，这就相当于白白浪费了宝贵的太阳能。

研究人员发现，如果通过转基因的方式提高VPZ蛋白的含量，就会加速上述的消除过程，从而提高光合作用的效率。他们先用最适合进行转基因操作的烟草做了可行性实验，证明这个方法是可行的。之后，他们把该技术用在了大豆上，并通过大田对照实验证明这项技术对于大豆也适用，其中一种大豆品种的产量甚至提高了33%之多。

进一步分析表明，增产是通过产出更多的大豆种子来实现的，而大豆种子中的蛋白质和油的含量均和对照组相差无几，这说明大豆植株把高效光合作用所获得的额外能量传送到了根瘤菌当中，而后者的作用就是利用这些能量来固氮，从而帮助大豆合成蛋白质。

虽然只是初步结果，但这项研究意义重大。这是人类第一次通过提高光合作用效率而获得的真正意义上的增产品种，农民们无需多做任何事情就能提高产量。而该技术在烟草和大豆这两个完全不同的农作物当中都实现了增产，说明这项技术具备一定的普适性，应该能够应用到其他农作物当中去。 基因