这一变化将增强光合作用与改善氮素利用结合在一起 。
【研究证明：转基因水稻只需要更少的肥料，就能生产更多的食物】
氮肥是由天然气制成的 。 开采和燃烧天然气正在伤害我们星球上的生命 ， 所以我们可能应该停止这样做（或至少尝试大幅减少） 。 但是粮食作物 ， 像所有的植物一样 ， 需要氮 。 这是一个相当棘手的问题 ， 尤其是考虑到依赖这些作物的人口预计将在未来几十年持续增长 ， 而可耕地面积预计将减少 。
作为回应 ， 中国的基因工程师一直在开发可以在低氮环境下茁壮成长的作物 ， 他们培育出了一种产量比普通水稻高40%到70%的水稻品种 。 它的每枝颗粒数更多 ， 每粒颗粒更大且更密集 ， 植株开花更早 。 但目前用于谷类作物的大多数育种方法只能产生不到1%的增产 ， 所以这是一个相当大的问题 。
一个基因可以改变很多
科学家们首先研究了被称为转录因子的蛋白质 ， 转录因子通常控制一组基因的表达 ， 这些基因通常涉及单一生理功能的不同方面 。 在这种情况下 ， 重点放在已知的调节光合作用的转录因子上 。
为了找到理想的靶点 ， 研究人员筛选了一组118种转录因子 ， 这些转录因子先前被鉴定用于调节水稻和玉米的光合作用 ， 以找到任何在光照和低氮水平下也被上调的转录因子 。 当他们发现一种转基因水稻时 ， 他们就可以培育出大量转基因水稻 。 过度表达这样的转录因子而不是它控制的单个基因 ， 就像要求与经理交谈 ， 而不是在不同部门的各种客户服务代表之间来回奔波 。
研究人员将这些水稻种植在不同环境条件下：北京附近的温带田、海南的热带田和浙江的亚热带田 。
3年间 ， 所有水稻植株均表现出光合能力增强和氮素利用效率提高的趋势 。 它们比野生型水稻有更多的叶绿素和更多更大的叶绿体 。 与野生型水稻相比 ， 它们的根部吸收氮的效率更高 ， 从根部向芽输送氮的效率也更高 。 这明显提高了他们的粮食产量 ， 即使在种植少施氮肥的情况下 。
其他的实验是用这种转基因植物在水培和稻田中进行的 ， 它们的表现同样出色 。 在一种较高档的水稻（粳稻 ， 而不是在其他实验中大量使用的普通水稻）、小麦和拟南芥（植物生物学中最常用的模式生物）中过度表达相同的转录因子 ， 对那些重要的植物也有类似的影响 。
下游效应
这种转录因子上调345个基因的活性 ， 其中大多数已知对盐、干旱和寒冷胁迫做出反应 。 当科学家过度表达其中一种基因（其中一种与早期开花有关）时 ， 这些植物确实花开得更早 ， 但它们变得矮化 ， 并表现出减产 。 这可能是因为 ， 与转录因子所赋予的碳和氮利用增强无关的早花特性 ， 不允许植物在其缩短的生长时间内积累足够的资源 。
因此 ， 研究人员建议 ， 可以使用基因组编辑技术 ， 而不是他们所依赖的转基因技术 ， 在其他作物中过度表达这种转录因子 ， 这样它们也可以获得更高的产量 。 当生长季节和农田空间受限 ， 氮肥短缺时 ， 比如野火、洪水和干旱等罕见情况下 ， 这样的品种就能派上用场 。
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