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水稻作為一種作物的重要性——目前它養活了世界一半的人口——推動了旨在提高該植物產量的科學嘗試。今年早些時候，兩個國際團隊公佈了兩種最豐富的水稻型別的基因組草圖序列。現在，《美國國家科學院院刊》本週線上發表的結果表明，科學家們已成功生產出一種轉基因水稻，與傳統水稻相比，它能在乾旱、高鹽度和溫度變化下更好地生存。
康奈爾大學的阿杰伊·K·加格和他的同事們改造了亞洲常見的秈稻品種，使其產生一種名為海藻糖的糖。雖然這種簡單的糖在許多細菌和昆蟲中很常見，但很少有植物能夠製造這種分子。然而，那些能夠製造這種分子的植物被歸類為“復甦”植物，因為它們能夠在長期缺水的情況下生存，並在水分充足後迅速恢復生機。先前將海藻糖生產基因引入水稻的嘗試導致植物不如天然植物那樣耐寒。在這項新工作中，科學家們首先融合了來自大腸桿菌的兩個合成該糖的基因，然後將它們與所謂的啟動子序列一起引入植物。這些序列使研究人員能夠控制引入的基因何時何地表達自己。例如，植物的葉子可能會產生海藻糖，而可食用的穀粒則不會。總的來說，攜帶產糖基因的植物不僅在壓力條件下表現更好，而且在正常情況下也表現出更有效的光合作用。（上面的圖片顯示了暴露於乾旱條件下的水稻植物。左邊的植物是轉基因的。）
儘管研究結果令人鼓舞，但含海藻糖的水稻至少在幾年內不會在實驗室外種植。“關於海藻糖在重要農作物植物中的作用，我們還有很多需要學習，”加格指出。但是，如果這些植物被判定為安全且大規模生產可行，那麼這種改良水稻可能有助於養活世界不斷增長的人口。研究合著者吳瑞說：“我們為幫助農作物植物應對環境壓力所做的一切，也將提高最需要食物的人的食物質量和數量。”