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        伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校作物科学和植物生物学教授斯蒂芬·朗 （Stephen Long） 在《英国皇家学会 B 哲学汇刊》（The Philosophical Transactions of the Royal Society B） 的一篇评论中描述了为“面向未来”的作物所做的研究工作，这些作物对于在不断变化的气候中养活饥饿的世界至关重要。 Long 花了几十年时间研究光合作用的过程并寻找改进它的方法，他概述了提供希望之光的关键科学发现。

         更高他写道，温度、更频繁和更持久的干旱、灾难性的降雨事件和大气中二氧化碳水平的上升都会影响农作物的生长、发育和繁殖活力。 虽然一些工厂和地区可能会从气候变化的某些方面中受益，但如果不进行长期和昂贵的干预，更多的工厂和地区将遭受潜在的灾难性下降。

         “到 2050-60 年，农作物将经历与今天截然不同的环境，”Long 写道。从工业化前约百万分之 200 的水平，“大气中二氧化碳到 2024 年达到 427 ppm，预计到 2050 年将达到约 600 ppm。

         极端高温、干旱、洪水和其他与气候相关的事件已经破坏了农业系统。 他写道，预计的极端温度和气候不稳定将进一步降低农作物产量，加剧饥饿、政治动荡和大规模移民。

         然而，还是有一些希望的。 也许可以以多种方式改变农作物Long 说，这使它们能够在面临挑战的情况下坚持下去，甚至可能提高产量。 虽然这个过程需要时间并且可能很昂贵，但工作已经开始。

         例如，研究人员正在评估不同品种的特定作物植物的耐热性、耐旱性和耐洪性，确定那些具有潜在有益属性的植物。 发现赋予这些好处的遗传性状将使科学家能够通过植物育种和/或遗传来开发作物工程 -- 它可以更好地承受极端情况。

         通过艰苦的工作，科学家们发现，在强烈洪水期间，一些水稻品种可以在水下存活长达两周，而其他品种比其他品种更耐热。 这些发现为开发更耐寒的品种提供了机会。 随着温度的升高，

         工厂必须承受一系列挑战。 大气的干燥能力随温度的增加而增加，从而吸收水分从植物叶子中通过称为气孔的微小孔隙。 Long 说，这降低了植物的用水效率，使全球许多地区本已稀缺的水资源紧张。

         “植物可能会部分关闭气孔以保持水分，但这可能会干扰它从大气中吸收二氧化碳的能力，这是光合作用的关键步骤，”Long 说。

         在实验室和现场实验中，研究人员发现，增加传感器蛋白的基因表达在植物中，在不干扰光合作用的情况下，通过气孔减少水分流失。

         “结果是田间种植烟草的叶子水平水分利用效率提高了 15%，全株用水量减少了 30%，”Long 写道。 由于烟草可以高速进行转基因，因此经常被用作研究可用于各种其他植物的改变的“试验台”。

         研究人员还找到了降低气孔密度的方法水稻和小麦的叶子，将水分利用效率提高 15-20%，而产量没有降低。 Long 说，

         高二氧化碳本身会改变植物的生理机能，有时是促进光合作用的有益方式，但也可能是有害的。 高 CO2 可以通过改变关键酶的水平来改变植物代谢控制。 科学家们发现，在存在高 CO2。

         为了证明粮食作物可能获得哪些收益，Long 指出了玉米研究取得的显着进展，其中近 80% 的玉米用于乙醇生产并喂养动物，而不是人类。

         “1980 年至 2024 年间，美国 玉米产量翻了一番，而高粱仅提高了 12%，“他说。 玉米的成功是大型跨国公司大量投资的结果。 尚未在方程。

         如果没有类似的投资，“很难看到机会如何...... 为了适应未来，我们的作物可以以必要的规模实施，“他写道。

         Long 也是 Carl R. 美国 Woese 基因组生物学研究所 一世。 他得到了 Gates Agricultural Innovations 和能源部先进生物能源和生物制品创新中心的支持。