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利用尖端技术培育“超级果蔬”

2024-09-03 12:37:31 来源：科技日报

来源标题：利用尖端技术培育“超级果蔬”

2023年，新西兰T&GGlobal公司的Tutti苹果在德国柏林果蔬展上惊艳亮相，成为全球首个专为炎热气候条件培育的苹果品种。Tutti外观呈漂亮的深红色，果肉甜美多汁，不仅外观诱人，更重要的是它能在40℃的高温下茁壮成长。现在，Tutti苹果已经在美国、智利等地推广。

随着地球气候的不断升温，高温与干旱给果蔬的生长和发育造成了严重影响。为此，科学家利用基因编辑等尖端技术，培育出了一系列气候友好的“超级果蔬”，包括苹果、草莓、西红柿和土豆等多个品种。

高温让植物“很受伤”

中国农业科学院作物所作物基因编辑中心主任谢传晓研究员向科技日报记者介绍说：“温度和水是影响植物生长、发育与演化的关键环境因子。全球气温持续创下新高，导致气候灾害频发。其中，高温和干旱成为威胁农业生产主要灾害。”

谢传晓指出，严酷的高温和干旱会直接导致果蔬植物死亡。在一般高温、干旱胁迫下，植物的生长速度会减缓甚至停止，生理生化代谢紊乱，光合作用效率降低，开花结果和繁殖生长能力下降，最终导致作物减产或绝收。

据美国科学新闻网站报道，在种植季节，即使气温略有上升，许多植物的产量也会显著降低。例如，在全球范围内，温度每升高1℃，水稻和小麦产量分别会下降10%和6.4%。

美国农业局联合会此前报告称，与去年同期相比，美国罕见的干旱使2023年谷物、水果和蔬菜在内的农作物产量骤降三分之一。据英国《卫报》网站报道，近年来气候变化已导致荷兰的许多蔬菜无法正常生长。

新技术打造新品种

谢传晓介绍道，为帮助果蔬应对气候变化引起的高温和干旱，传统方法主要集中在栽培与管理措施上。如遮阳保墒、积极引水灌溉、精量灌溉、松土延缓水分蒸发等。“随着科技创新步伐不断加快，采用基因编辑等新技术培育耐高温耐旱品种，也成为应对气候变化的主要途径。”

西班牙白天极端高温超过40℃，夜间温度也比较高，如此环境使苹果种植异常艰难，但Tutti克服了这一障碍。Tutti由Scired和Scilate两个品种杂交，历经20多年育种和研发而成。

Tutti苹果是“炎热气候伙伴关系”项目的产物。该项目旨在培育能在炎热气候下茁壮成长的优质苹果和梨。继Tutti大放异彩后，研究团队预计未来7年内，将商业化推广另5种能适应炎热气候的苹果和梨。

澳大利亚默多克大学作物与食品创新中心主任拉吉夫·瓦诗尼表示，科学家已利用CRISPR等基因编辑工具，生产出对气候友好的草莓、西红柿和土豆。

例如，在一项研究中，科学家发现拟南芥体内名为AtGRXS17的基因与抗旱性有关。当他们将该基因添加到西红柿中后，“动过手术”的植物在干旱环境中活力满满并结出了果实，没有“移植”该基因的植物则没结出果实。

今年2月，以色列和美国科学家利用CRISPR基因编辑技术，培育出耐旱且产量、质量和味道都不变的新型番茄，为开发其他节水作物奠定了基础。

谢传晓总结道：“采用基因编辑技术可提高作物的耐旱、耐盐和耐高温等非生物胁迫的耐受性。例如，编辑与逆境响应相关的基因，可增强作物在极端气候条件下的生存能力。通过基因编辑技术改良作物的光合作用效率，可提高作物的生产力，同时帮助植物更好地适应气候变化。”

尚面临诸多制约

基因编辑技术作为现代农业研究的前沿领域，为作物改良提供了新机遇，有助全球农业未雨绸缪，更好地适应气候变化。

尽管如此，谢传晓强调称：“利用基因编辑技术创造出‘超级果蔬’，目前还面临公众接受度低、产品监管导致市场化进程慢，以及靶标基因和基因编辑技术等知识产权归属与分配等方面的问题。其中知识产权问题可根据个案具体合同来约定，相对比较容易解决。”

谢传晓介绍说：“基因编辑与转基因明显不同，基因编辑只改变作物原有的某个或多个基因，可不导入外源基因。”例如，去年6月，美国在餐饮服务中正式推出使用CRISPR技术进行基因编辑的芥菜。经过“改造”的芥菜不仅辛辣味被去除，营养与口感得到了改进，且育种时间仅为传统方法的1/4。

谢传晓指出，从技术到产业化应用，从实验室到“餐桌”，这些“超级果蔬”未来还有很长的路要走，需要政府、科研界与产业界共同探讨，协商解决。

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