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最新观点| 转基因作物助力减缓气候变化

作者:刘倩倩

随着经济的发展,温室气体(GHG)的排放量和强度日益增多,导致全球温度上升,其中农业温室气体排放是导致气候变暖的主要原因之一。“应对气候变化”与“提高可持续性”也逐渐成为作物育种的重要研究方向。有研究表明,基因工程在气候调节方面具有巨大的潜力,转基因作物可以帮助减少农业温室气体排放。

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2022年7月27日,来自美国突破研究所(The Breakthrough Institute)的Emma Kovak以及德国波恩大学(University of Bonn)发展研究中心的Matin Qaim在Trends in Plant Science 杂志发表题为Genetically modified crops support climate change mitigation的文章,指出:转基因作物的种植通过减少化肥农药的使用间接减少农业生产排放的温室气体;还通过提高单产减少对新增土地的需求,从而防止土地利用变化带来的额外二氧化碳排放。在欧盟种植转基因作物每年可以减少3300万吨二氧化碳当量的温室气体排放,这相当于2017年欧盟农业温室气体排放总量的7.5%。

农业碳排放的两大组成部分分别是土地使用的碳机会成本(COC)和生产排放(PEM),其中前者是指产量等要素的变化引起土地利用变化等实现碳减排的机会,后者则是化肥农药以及能源投入带来的碳排放。作者利用全球农业数据和转基因作物对产量的影响来模拟欧盟采用的技术将如何影响生产、土地使用和温室气体排放。全球范围内采用最广泛的转基因性状是抗虫(IR)和抗除草剂(HT)。这些性状分别有助于减少害虫和杂草对作物的损害,从而提高作物产量。全球农业数据Meta分析显示,转基因作物的平均增产幅度约为22%,尽管作物性状受地理区域的影响而存在一定差异。温带工业化国家采用IR和HT转基因作物的平均产量增加幅度分别为10%和7%。对科学文献的综述表明,采用转基因作物可带来更高的作物产量、更高的农业收入;研究还表明,某些转基因作物(BT棉花、大豆、玉米等)的应用有助于减少温室气体排放,并通过促进减少耕作农业来支持土壤中的固碳。     

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图1. 产量提高可以减少农业生产所需土地

最后,作者还提出,目前的研究只包括已推广应用的转基因作物,随着农业转基因技术的持续创新,将有更广泛的转基因性状被发现使用。类似IR和HT,耐干旱和高温等胁迫的转基因作物将通过减少作物损害来提高作物产量,转基因性状可以通过提高植物生长和光合效率来提高作物产量潜力。新的基因组育种技术正在被积极开发并广泛应用于作物育种,例如设计开发气候智能型作物,可能会在未来带来减缓气候变化的环境效益和经济效益。但目前欧盟的政策框架仍然对转基因作物的商业化种植管控较为严格。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.tplants.2022.01.004

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