豌豆有望减少化肥的使用

杂交是提高作物产量的一种方法，但并不是唯一的方法。剑桥大学的科学家们正从一个稍微不同的角度来研究这个问题。吉尔斯·奥尔德罗伊德是作物科学中心的主任，他们正在设计谷物植物，利用与土壤中微生物自然发生的相互作用，就像豌豆等豆类一样。

克里斯-贾尔斯，告诉我。豌豆得到了玉米，小麦，大麦，等等，却没有。

贾尔斯-是的。因此，豌豆和豆类已经学会了与这些固氮细菌接触，这些细菌可以在豌豆的根部定居，它们能够将大气中的氮转化为植物可以利用的活性态氮，然后将其结合成氨基酸，蛋白质，DNA和RNA等。

克里斯-他们做得有多好，贾尔斯?比如，如果你比较一袋肥料和一棵豌豆，肥料比豌豆好多少，反之亦然?

贾尔斯:嗯，豌豆不需要任何施肥，所以它们就是这么好。它们通过与细菌的相互作用从空气中获得所有的氮。如果你将其与小麦或迷宫进行比较，你会通过施肥获得大部分氮。

克里斯:那么你的目标是说，嗯，我们了解豌豆是如何做到的，然后我们从生物学上借鉴，我们赋予小麦豌豆的方式。

贾尔斯-没错。因此，在过去的20年里，我和研究团体的许多其他人一直在努力了解豌豆是如何与这些固氮细菌接触的，并确定豌豆和豆类中存在的基因成分，这些基因成分使豌豆和豆类能够识别土壤中的细菌并将这些细菌吸引到根部，然后创造固氮的环境。

克里斯:这是基因工程吗?

贾尔斯-正确。

然后你从豌豆中提取遗传元素并把它们植入小麦中，这样它就能产生合适的因素和环境。所以那里的微生物被吸收到小麦根部。

贾尔斯-没错。所以我们现在对豌豆是如何与这些固氮细菌结合的有了很好的了解。我们很清楚，至少很多基因成分都参与了这个过程。所以现在我们正在把这些基因从豌豆中提取出来，放入我们的谷类作物中，并试图让我们的谷类作物与这些固氮细菌接触。这样我们就可以种植谷物而不需要添加氮。

克里斯:管用吗?

贾尔斯:我们正在做这件事，所以我们刚刚得到了做这件事的资金，做所有的工程。我们用比尔和梅林达·盖茨基金会的资金研究了很长时间来了解豆科植物的生长过程。我们现在正在推进这样一种产品概念，即我们如何让这个系统发挥作用，让谷物真正固定自己的氮。

克里斯-我想如果你能做到这一点，植物就能有效地自我施肥，这意味着我们可以减少土壤的剂量，这对农民的口袋是有好处的。这对环境有好处。但这可能也意味着那些生活在土壤自然较贫瘠的地区的人们不得不使用更多的肥料，他们可能会对你的工作非常满意因为这意味着他们也会从他们的作物中获得更好的产量。

贾尔斯:所以当我们看氮的时候，它就像一枚两面硬币。在像英国这样的高收入国家，特别是在剑桥郡，我们正在施用高浓度的肥料来支持我们的作物生产力。这本质上是绿色革命和绿色革命，使我们能够使用这些氮肥。它使我们谷物产品的产量增加了三倍。所以我们非常依赖无机肥料的使用来维持我们的作物生产。但是使用这些肥料会造成严重的污染。它是农业产生的主要污染物之一，既进入我们的水生系统，导致生物多样性崩溃，也造成温室气体排放。所以在英国这里，比如剑桥郡，如果我们能停止使用这些氮肥我们就能以一种更可持续的方式种植食物。另一方面，如果你看看撒哈拉以南非洲等收入较低的国家，那里的农民没有财力购买这些肥料。正因为如此，他们的农作物产量非常糟糕。 I mean, we're talking about 20% of the potential production that they could actually be achieving, in part because of the lack of these inorganic fertilisers. So we can find ways of getting nitrogen into those systems, and particularly sustainable ways of getting nitrogen into those systems. We can massively raise up crop production for smallholder farmers. So really, if we can make this work, it could be truly transformative of our food production systems. Driving sustainability in high income countries and driving equity of global food production, particularly for smallholder farmers.

克里斯:在最后一刻，这个方法在任何地方都适用吗?因为如果微生物从土壤中出来并与豌豆植物形成这种关系，如果你试图在豌豆通常不生长的地方种植植物，它会成功吗?换句话说，这些微生物是否足够普遍，如果你在撒哈拉以南的非洲种植转基因植物，那里有细菌，植物可以利用它们?

吉尔斯:所以我们知道这些固氮细菌在世界各地的土壤中无处不在。但是有一些特殊的细菌与豌豆有关，还有一些不同的细菌与豆类有关。所以你可能需要使用接种剂当然在美国的土壤生产中他们会使用接种剂。但是一旦你使用了这些接种剂，你就可以把种子种在那里了。

克里斯:那是你把物质添加到土壤里的地方。

贾尔斯-没错。你种下种子，就带着细菌。但通常当你接种后，这些细菌就会出现在土壤中并保持在土壤中。所以你不需要每年都接种细菌存在于土壤中，下次你种植作物时，那里的细菌，作物可以找到它们并形成固氮的反结合。