科学家们正在加速培育植物，以应对气候变化

几年前，NASA 在太空培育小麦，目的是为宇航员提供源源不断的食物供应。为了帮助植物生长，宇航员不断用光照植物。对于作物而言，太阳永远不会落山。万里无云的日子里，总是正午。额外的光照促进了作物的快速生长。

研究人员现在正在地球上使用同样的技术快速培育几代连续的小麦，以培育出一种能够抵御气候变化带来的持续干旱、酷热或暴雨的作物。他们的实验在短短八周内创造了一个从种子到种子的小麦周期，使得一年内可以培育多达六代小麦。

科学家认为，这一过程可以在更短的时间内生产出更多的食物，以满足日益饥饿的世界人民的需求；同时，更快地生产更多农作物的能力将有利于研究人员尝试不同的基因组合，以开发出更耐气候的菌株。

“在全球范围内，我们在培育产量更高、抗逆性更强的作物方面面临着巨大挑战，”英国诺维奇约翰·英纳斯中心的作物遗传学家布兰德·伍尔夫说。“能够在更短的时间内循环更多代将使我们能够更快地创建和测试基因组合，寻找适合不同环境的最佳组合。”

快速育种是“穿梭育种”的重大改进，穿梭育种是第二次世界大战后开创的一项技术，允许农民每年仅种植两代小麦。第一代小麦在夏季生根，第二代小麦在冬季生根，并被运送到更温暖的地方。快速育种使研究人员每年可以额外种植四代小麦。

研究人员通过促进光合作用（即植物利用太阳能生产食物的过程）来种植农作物。他们每天将植物暴露在 LED 灯下长达 22 小时。“我们还为植物提供强度稍高的肥料，以维持快速生长，”Wulff 说道。“我们发现，这本质上是一项简单的技术，事实证明它易于安装，并可在世界各地的不同实验室中采用。”

快速育种可能成为促进农作物遗传学理解的宝贵工具。“我想十年后，你可以走进田野，指着那些使用这项技术开发出属性和特性的植物，”伍尔夫说。他的同事包括来自昆士兰大学和悉尼大学的研究人员。他们在最近发表在《自然植物》杂志上的一篇论文中描述了他们的工作。

伍尔夫说，他们研究的植物长势非常好，这让持怀疑态度的反对者大吃一惊。“人们说，你可以快速循环植物，但它们看起来又小又不起眼，而且只能结出几颗种子，”他说。“事实上，新技术培育出的植物比使用标准条件培育的植物看起来更好，也更健康。一位同事第一次看到结果时简直不敢相信。”

该系统适用于多种作物。研究人员实现了小麦、硬粒小麦、大麦、豌豆和鹰嘴豆每年最多六代的繁殖，油菜籽每年最多四代的繁殖。

“我们已经证明这种方法对春小麦有效，春小麦不需要春化处理——即通过长时间的寒冷来促进开花，”伍尔夫说。“如果我们将冬小麦直接放入快速育种环境中，它们会变得茂盛，不会开花，或者最多会开花很晚。然而，如果我们先将冬小麦放在寒冷的环境中八周，使其春化，然后将其移入快速育种环境，那么它就会在大约八周内发芽、开花并结籽。”

伍尔夫说，发展中国家的几位同事已经开始了快速育种研究，他说，“考虑到研究的竞争性，这并不奇怪。”“如果你的竞争对手正在使用快速育种，而你没有，那么你就会落后。令我惊讶的是，这种技术之前并没有得到更广泛的应用。我认为这部分是由于怀疑，部分是由于习惯——旧习难改——以及 LED 照明的成本和质量，直到最近，LED 照明都过于昂贵。”

虽然科学家没有测试这些作物的营养品质，但伍尔夫表示，没有理由相信这些作物的营养价值低于传统作物。“如果这些作物营养受损，我会感到惊讶，”他说。“事实上，我们所研究的大多数（如果不是全部）特性在我们的快速育种和标准生长条件下都是相似的。

虽然快速育种有助于培育不同品种的作物，但目前成本仍然太高，无法扩大规模。LED 灯比科学家们过去使用的钠蒸气灯便宜，但对于种植大量小麦以供大众消费而言，成本仍然太高。“不过也有一些例外，一些作物现在可以在完全受控的环境中以低成本种植，比如生菜，”伍尔夫说。

他说：“我们必须使用一切手段培育能够经受住气候变化严峻考验的植物，以可持续的方式养活不断增长的人口。通过加速农作物的生长和繁殖，世界各地的科学家和育种家将能够更快地培育和改造更适应未来气候的植物——营养丰富、抗病能力更强的植物。”

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。