通过杂交提高作物产量

关于我们最常种植的食物，一个引人注目的方面是，这些植物都是一年生植物:它们生长、结果和死亡都在一个季节内。这意味着农民需要每年重新准备土壤和播种，这需要花费时间、燃料和机器的磨损。这反过来又增加了生产成本，使农民更难预测收入:例如，今年燃料和化肥价格暴涨。所以，如果我们能一次种植这些作物，然后在几年的时间里从同样的作物中收获，这不是很好吗?这就是一个名为“土地研究所”的组织正在研究的:通过培育具有多年生野生亲缘关系的高产现代作物，生产出年复一年持续生长的谷物。彼得斯泰……

Tessa:在土地研究所，我们的目标是你种下一种作物，然后在那个夏天收获，然后第二年你就不用再回去播种了。你只需要收获下一个夏天出产的粮食。对我们来说，我们希望看到至少能生产三年粮食的作物。

Chris -我们的农业祖先花了数千年的时间来选择、进化、选择和培育植物，这些植物是我们现在种植的作物中的精华。它们是一年生的;它们长出来，结出种子，然后死去。所以你是说你想要扭转这一切，发明一种不会发生这种情况的植物?如何?

泰莎-是的，非常喜欢。我们试着回到一万年前，然后说，好吧，有了新技术，我们能不能选择不同的作物，或者我们能不能选择不同的作物杂交，让我们现在选择的谷物(比如小麦)变成多年生作物?我们之所以认为这是可能的，是因为我们可以回到过去，我们可以看看那些被人类种植了几千年的作物，我们可以说，这些作物主要是作为饲料种植的，但它们有很好的品质。我们知道它们可以种植，所以让我们看看能否把它们培育成粮食作物。我们是否可以选择更大的种子和自由脱粒能力，以确保我们可以将它们用于不同的东西，比如面粉?我们相信这是可能的，因为我们的人选择了中国云南的多年生水稻。他们在生产多年生水稻方面非常成功。

克里斯:起点是什么?你是从多年生植物开始，然后试着把我们最好的一年生植物的特征繁殖到它身上吗?那些多年生植物是什么?你所依据的谷物是否年复一年地出现?

Tessa:我们从两个不同的角度来解决这个问题。我们有一个多年生项目，我们关注一年生作物，高粱、小麦和水稻。然后我们把它们和一种多年生的近亲杂交，比如，多年生小麦，我们把它和中间小麦草杂交我们尽量保留小麦的所有我们喜欢的东西。我们喜欢大的种子，我们喜欢它容易收获，它不会碎，在收获前不会从茎上掉下来，诸如此类的东西。但我们想要引进所有我们真正喜欢的多年生特征:越冬和来年生产粮食的能力。

克里斯:当一个人在花园里种多年生植物时，你通常会发现，它们可以存活几年，然后它们就会枯萎，大多数园丁会告诉你，是时候把它们嚼碎了，然后换掉它们。那么你认为这些小麦计划的生命周期可以延长多久呢?换句话说，有多少次我不用耕地从而节省了燃料，轮胎磨损和其他所有与耕地相关的成本从而获得了相同的产量而不需要其他成本和土地成本?

Tessa:我们的目标是至少三年。我们知道这些是草本多年生植物，它们可能需要重新种植。但对于小麦来说，这是你用拖拉机穿过田地的三分之一。在中国，多年生水稻已经种了八次了。一年有两次丰收。这是四年。

克里斯-收益是怎样的呢?

特莎:多年生水稻?产量等于年粮。对于我们研究的其他一些作物，产量要低得多，大约是小麦产量的三分之一到一半。因此，我们的目标当然是通过植物育种来提高产量，希望在某种程度上能与小麦的产量相媲美。

克里斯:有什么东西埋在地下太久会有什么问题吗?害虫有更多的机会来攻击它，它有更多的机会因为其他原因而削弱，进一步降低产量。那么如何建立防范措施呢?

Tessa:我们发现的一件事是多年生作物也有防御能力，使它们在某些情况下更能抵御疾病。这就是它们进化至今的方式。我们还没有遇到任何重大的疾病问题。

克里斯:主要的好处是，除了你打破了农民必须每年购买种子来种植的联系。但这意味着你不需要开拖拉机在那片土地上节省燃料，土壤也是受益者因为你没有受到土壤侵蚀因为你没有翻转它，你没有将地面内部暴露在空气中，没有各种侵蚀事件和营养物质的损失等等。

特莎:是的，这绝对是土壤中有活根的一大优势。土壤是由活的根以及土壤中微生物和真菌的相互作用所控制的。这些微生物还会分泌大量化学物质，帮助土壤固定并粘合在一起。所以它们也增加了渗透，因为根正在穿透土壤。所以当下雨的时候，更多的水实际上进入了土壤，而不是仅仅流走并带走了表层土壤。另一个非常重要的方面是这些多年生植物的根结构往往比一年生作物大得多。这种巨大的根系结构增加了土壤中储存的碳量。它还可以清除土壤中可用的氮，并将其从系统和人类用来饮用的水源中清除出来。这些作物对干旱也有相当的弹性，因为它们有这些长长的根系结构，可以从土壤剖面的深处取水。因此，在地下种植多年生植物有很多好处，从减少拖拉机的通行次数到改善土壤和水质。