科學家破解光合作用！基改助植物「排毒」 產量直線飆漲40％

▲美國大豆栽植農場 。（圖／路透）

國際中心／綜合報導

全球人口數持續增長，估計至2050年，世界人口將逼近100億，而如何餵飽如此大量的人口，也成為人類眼前最急迫的難題。美國一名科學家透過基因改造方法，改善植物光化合作用效率，進而使產量提高多達40％，有望於未來幫助解決糧食短缺問題。

美國伊利諾大學與美國農業研究局在去年底在《科學》期刊上刊登實驗結果，顯示經基因改造後的煙草，產量比普通煙草增加四成；研究團隊今年將會把這項技術運用在馬鈴薯上，實驗將耗時兩年，將會在真實環境中進行。

伊利諾大學植物科學教授奧爾特（Donald Ort）表示，植物行光合作用時，會產生一種名為「RuBisCO」的酶，能將空氣中的二氧化碳轉變為碳水化合物以供生長；不過，RuBisCO有時無法識別二氧化碳，反而與氧氣相結合，反而會產生毒性代謝物。植物為了「排毒」，就會進行「光呼吸」（photorespiration）作用，但也會為此消耗大量能量，使植物產量下降。

美國農業研究局分子生物學家索斯（Paul South）解釋，光呼吸作用相當耗能，消耗了許多原本可用來成長和促進產量的寶貴能量。據估計，包括黃豆、稻米、蔬果等作物，減產可高達36％；普通農田在中午光合作用高峰時，就得花掉50％的能量用於「排毒」。

奧爾特表示，光是在美國中西部的農場，農作物每年因為光呼吸作用而損失的卡路里，就足以餵飽2億人口。奧爾特表和其團隊利用基因改造方式，在1200株煙草中加入海藻基因，替煙草製造出3種不同的光呼吸作用捷徑，結果發現3種方式均有效果，其中一項減少的能量損失更高達4成。

研究團隊對此相當振奮，未來將會在人類主要糧食作物，例如小麥和大豆上進行實驗，期望能夠幫助增加糧食產量。不過，基因改造仍有其爭議待克服，這項技術要通過認可並應用在糧食生產上，估計還要至少10年時間。

▼科學家相信新技術有助於解決全球糧食不足問題。（圖／路透）