儲(chǔ)昌

六十年代初，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們培育出一些小麥、水稻的高產(chǎn)品種。栽種了小麥新品種后，巴基斯坦小麥產(chǎn)量從1965年的460萬(wàn)噸猛增到1970年的840萬(wàn)噸，印度則從1965年的1230萬(wàn)噸猛增到1970年的2000萬(wàn)噸。菲律賓栽種了水稻新品種，產(chǎn)量也大幅度提高。人們把這次的科研活動(dòng)稱為“綠色革命”。把作出了重大貢獻(xiàn)的N.E.博洛格稱為“綠色革命之父”，授與他1970年諾貝爾和平獎(jiǎng)，表彰他發(fā)動(dòng)綠色革命的巨大功績(jī)。

不過，雖然第一次綠色革命成績(jī)巨大，但還有許多問題急待解決，例如產(chǎn)量還須進(jìn)一步提高，蛋白質(zhì)含量也必須增加?？傊?，第一次綠色革命并沒有圓滿成功，農(nóng)業(yè)科學(xué)家正在和生物學(xué)家、遺傳工程師們合作進(jìn)行一場(chǎng)規(guī)模更大的綠色革命。

這次的目標(biāo)，首先是要大幅度地提高產(chǎn)量。第一次綠色革命中的新品種之所以增產(chǎn)，是因?yàn)樘岣吡藦耐恋刂形震B(yǎng)料的能力。但是，光靠這個(gè)辦法增產(chǎn)還很不夠。據(jù)研究，一株植物的干重量只有5—10％來自土壤，絕大部分來自光合作用時(shí)吸收的二氧化碳。因此，提高光合作用的效率，將能大大提高作物產(chǎn)量。植物在光合作用時(shí)一方面積蓄能量和物質(zhì)，一方面又通過光呼吸消耗相當(dāng)一部分能量和物質(zhì)，如果降低光呼吸作用，提高光合作用，就能使作物增產(chǎn)。美國(guó)科學(xué)家蔡利思發(fā)現(xiàn)了一種光呼吸抑制劑，能使煙草的光呼吸大大降低，從而光合作用的效率提高了3倍。他的研究開辟了一條增產(chǎn)的新途徑。

當(dāng)然，僅僅提高作物的產(chǎn)量還不夠，還要提高作物的質(zhì)量。第一次綠色革命沒有提高作物的蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)的短缺已成為一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。解決植物蛋白不足，是科學(xué)家們努力的又一個(gè)目標(biāo)。

人們吸收的植物蛋白主要來自大米、小麥和玉米。提高它們的蛋白質(zhì)含量，就能提高糧食的質(zhì)量。美國(guó)科學(xué)家沃斯特爾用以色列和伊朗的野生小麥雜交培養(yǎng)出高產(chǎn)量、高蛋白的新小麥，它們的蛋白質(zhì)含量達(dá)26.5％，比普通小麥高一倍?？茖W(xué)家們也不斷地在種類繁多的植物王國(guó)中探索，尋找新的植物蛋白資源。全球約有35萬(wàn)種植物，可食植物約8萬(wàn)多種，而現(xiàn)在食用的僅3千種，占3—4％。在植物王國(guó)中，豆類的蛋白質(zhì)含量很高，但許多豆類植物沒有開發(fā)利用。最近，美國(guó)科學(xué)院對(duì)豆類植物作了一次大普查，發(fā)現(xiàn)有200多種豆類植物有很高的蛋白質(zhì)含量，并發(fā)表了《豆類植物：未來的資源》一書，認(rèn)為這是一個(gè)巨大的蛋白質(zhì)資源，急待開發(fā)利用。例如生長(zhǎng)在巴布亞新幾內(nèi)亞的翅豆，果實(shí)含有37％的蛋白質(zhì)，塊根的蛋白質(zhì)含量為土豆的10倍，目前已有70多個(gè)國(guó)家引進(jìn)和研究

此外，進(jìn)行分子和細(xì)胞水平的嫁接、培育新品種，也是這次綠色革命的一個(gè)顯著特征。不同植物的細(xì)胞在一定的培養(yǎng)液中，細(xì)胞核會(huì)結(jié)合，細(xì)胞壁會(huì)再生，并進(jìn)行細(xì)胞分裂，最后生長(zhǎng)出完整的植株。用這種細(xì)胞雜交法，美國(guó)科學(xué)家霍爾和坎羅去年利用根瘤菌作為媒介，把腰豆的蛋白基因轉(zhuǎn)移到向日葵細(xì)胞中去，成為向日葵細(xì)胞中DNA的一部分。這個(gè)基因在向日葵細(xì)胞中很穩(wěn)定，并產(chǎn)生了合成腰豆蛋白的信使物質(zhì)RNA.“向日豆”的成功表明，有可能通過根瘤菌進(jìn)行分子水平的大豆、水稻、小麥的雜交，使新作物中具備各種必須氨基酸，將蛋白質(zhì)的質(zhì)量提高。

如果說，第一次綠色革命使用的是經(jīng)典的雜交育種法，那么，第二次綠色革命更多的是應(yīng)用了分子生物學(xué)的各項(xiàng)新成果。無論是根瘤作物制氮基因的尋找，還是抗旱基因的研究，無論是細(xì)胞融合還是基因嫁接，都是在微觀的水平上進(jìn)行的。它將比第一次綠色革命更艱巨更困難。第二次綠色革命現(xiàn)在剛剛揭開序幕，可以預(yù)期，它將比第一次綠色革命取得更大的成就，將給全球的農(nóng)業(yè)帶來一次更深刻的變化。