科學(xué)家提出建議 讓未來(lái)的世界變得舒?

科學(xué)家來(lái)幫助世界在未來(lái)?yè)碛惺澄锖鸵路?！?dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，糧食產(chǎn)量逐年增加，但全球糧食安全形勢(shì)依然不容樂(lè)觀。例如，世界每年生產(chǎn)大約8000億個(gè)西紅柿，但有多少值得吃？

基因編輯讓西紅柿又好吃了。圖片：維克多德拉切夫/塔斯社/蓋蒂

事實(shí)上，經(jīng)過(guò)幾千年的種植，這種蔬菜更適合農(nóng)民和賣家，而不是消費(fèi)者。番茄藤現(xiàn)在有條不紊地生長(zhǎng)著，從而結(jié)出了大量的果實(shí)。然而，許多研究證實(shí)，西紅柿的味道和營(yíng)養(yǎng)在這個(gè)過(guò)程中喪失了。

科學(xué)家正在研究這個(gè)問(wèn)題。最近，三個(gè)研究小組分別解釋了如何制作一個(gè)超級(jí)番茄：不要為了產(chǎn)量而犧牲味道。

這些研究不僅表明任何有用的性狀都被引入植物，也提醒人們重視植物生長(zhǎng)發(fā)育基礎(chǔ)研究的價(jià)值。有人稱超級(jí)番茄為“甜勝利”，人們開(kāi)始注重口感和營(yíng)養(yǎng)，而不僅僅是追求產(chǎn)量。同時(shí)，這也表明植物學(xué)家可以為改善世界糧食系統(tǒng)做更多的工作。

迫近的形勢(shì)

聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織、國(guó)際農(nóng)業(yè)發(fā)展基金、聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)、世界糧食計(jì)劃署、世界衛(wèi)生組織近日聯(lián)合發(fā)布了2018 《世界糧食安全和營(yíng)養(yǎng)狀況》報(bào)告，指出2017年全球有8.21億人處于饑餓狀態(tài)，相當(dāng)于每9個(gè)人中就有1個(gè)人挨餓，已經(jīng)恢復(fù)到10年前的水平。

除了饑餓，隱性饑餓的問(wèn)題也不容忽視。數(shù)據(jù)顯示，由于飲食中缺乏這些微量營(yíng)養(yǎng)素，全世界有20億人遭受健康損害。世界銀行和國(guó)際糧食政策研究所的研究結(jié)果表明，發(fā)展中國(guó)家營(yíng)養(yǎng)不良造成的勞動(dòng)力損失占該國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3% ~ 5%。

目前，氣候變暖已經(jīng)影響到主要糧食作物的產(chǎn)量。氣候變化將對(duì)降雨模式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致糧食供應(yīng)短缺和高糧價(jià)，而糧食安全狀況不佳的發(fā)展中國(guó)家將受到更大影響。

英國(guó)利茲大學(xué)戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)蒂姆本頓(Tim Benton)在近日舉行的“氣候變化與糧食系統(tǒng)會(huì)議”上指出，氣候變暖將改變糧食產(chǎn)量、質(zhì)量和病蟲(chóng)害的分布，對(duì)糧食供應(yīng)體系產(chǎn)生影響，未來(lái)全球糧食供應(yīng)體系將變得更加脆弱和低效。

“人們普遍認(rèn)為，到2050年，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量必須進(jìn)一步增加50%，才能養(yǎng)活估計(jì)超過(guò)90億的全球人口。飲食模式的改變進(jìn)一步加劇了這一挑戰(zhàn)?！比鹗扛ダ锟擞袡C(jī)農(nóng)業(yè)研究所的阿德里安穆勒告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

穆勒提到，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的建議很多，比如進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和資源利用效率，重視農(nóng)業(yè)生態(tài)和有機(jī)農(nóng)業(yè)，減少畜產(chǎn)品和食品的浪費(fèi)。

清潔生產(chǎn)

其中，有機(jī)農(nóng)業(yè)備受爭(zhēng)議。研究表明，盡管有機(jī)農(nóng)業(yè)比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更環(huán)保，但不開(kāi)辟新的耕地，仍然無(wú)法滿足人類對(duì)食物的需求。

“有機(jī)農(nóng)業(yè)或許能夠在滿足全球糧食需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但前提是減少糧食浪費(fèi)和肉類生產(chǎn)?！蹦吕照f(shuō)。

穆勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)于2017年11月在《自然—通訊》發(fā)表論文指出，模型預(yù)測(cè)，為了實(shí)現(xiàn)100%有機(jī)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，滿足全球糧食需求，所需耕地將比目前增加16%~33%，食物浪費(fèi)將減少50%，動(dòng)物飼料生產(chǎn)將停止。

此外，控制農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響非常重要。如果農(nóng)業(yè)繼續(xù)破壞環(huán)境，反過(guò)來(lái)環(huán)境壓力影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，就會(huì)陷入惡性循環(huán)。

103010年近期發(fā)表的一篇論文顯示，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不提高，糧食消費(fèi)模式發(fā)生改變，應(yīng)對(duì)人口和收入水平的預(yù)期變化，2010年至2050年，糧食系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響可能增加50%~90%。

“我們研究表明，如果不采取行動(dòng)

然而，斯普林曼研究小組還發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有一項(xiàng)措施足以減輕糧食系統(tǒng)對(duì)全球環(huán)境的壓力。

研究人員利用詳細(xì)的國(guó)家數(shù)據(jù)建立了一個(gè)全球糧食系統(tǒng)模型，以研究與糧食相關(guān)的環(huán)境影響。結(jié)果表明，在世界范圍內(nèi)采用更多的植物性飲食可以減少一半以上的溫室氣體排放。除了改變飲食結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理水平，減少糧食損失和浪費(fèi)也是限制糧食系統(tǒng)環(huán)境影響的必要條件。

“如果這些措施得到全面應(yīng)用，許多之前預(yù)計(jì)會(huì)增加的環(huán)境壓力可能會(huì)得到緩解?！彼蛊樟致f(shuō)。

同樣，二氧化碳排放不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還可能影響人類營(yíng)養(yǎng)。

全球營(yíng)養(yǎng)

哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院的馬修史密斯和塞繆爾邁爾斯及其同事發(fā)現(xiàn)，除非采取有效的緩解措施，否則在未來(lái)30至80年內(nèi)，二氧化碳濃度預(yù)計(jì)將超過(guò)550 ppm(百萬(wàn)分之一)，這可能會(huì)降低許多主要作物的鐵含量。

、蛋白質(zhì)和鋅含量減少3%~17%，從而影響世界多地的人類營(yíng)養(yǎng)狀況。

“多年來(lái)流行的理論是，較高的二氧化碳導(dǎo)致植物更快生長(zhǎng)，這有利于碳水化合物的形成，而其他重要營(yíng)養(yǎng)物卻有可能被高碳水化合物所‘稀釋’。”Smith告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

實(shí)際上，目前全球人口的營(yíng)養(yǎng)狀況已不樂(lè)觀?！妒澜缂Z食安全和營(yíng)養(yǎng)狀況》報(bào)告顯示，有近1.51億5歲以下兒童因營(yíng)養(yǎng)不良而身材矮小，遠(yuǎn)低于各年齡段的身高標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際組織呼吁采取措施為人們獲得有營(yíng)養(yǎng)的食物提供保障，并打破營(yíng)養(yǎng)不良的代際循環(huán)。

Smith提到，決策者應(yīng)當(dāng)監(jiān)測(cè)其食品供應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)含量，并在必要時(shí)采取行動(dòng)，例如重視作物強(qiáng)化或營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充計(jì)劃，以及鼓勵(lì)飲食多樣性等。

中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所副所長(zhǎng)張春義提到，早在2004年5月，農(nóng)科院便針對(duì)微量營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入不足造成的隱性饑餓問(wèn)題，啟動(dòng)了中國(guó)作物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化項(xiàng)目，致力于篩選、培育、評(píng)價(jià)和推廣富含微量營(yíng)養(yǎng)素的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化作物新品種。

“生物強(qiáng)化對(duì)改善人民健康水平、提升生活質(zhì)量十分重要，過(guò)量攝入低營(yíng)養(yǎng)高能量食物是導(dǎo)致肥胖癥、糖尿病和心血管疾病的主要原因，迫切需要全社會(huì)關(guān)注營(yíng)養(yǎng)健康。”農(nóng)科院作物科學(xué)所所長(zhǎng)劉春明告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

劉春明團(tuán)隊(duì)日前在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了一種可用于培育高營(yíng)養(yǎng)水稻的新型育種材料。

“水稻的糊粉層是水稻高蛋白、不飽和脂肪酸、維生素、微量元素的主要儲(chǔ)存場(chǎng)所。我們篩選的糊粉層加厚水稻品系跟普通全米比較蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維、鋅、鐵、鈣增加了30%~300%；跟白米比較增加了2~10倍。”劉春明說(shuō)。

研究人員將誘變過(guò)的種子從中間切開(kāi)，利用不帶胚的一半分析其糊粉層厚度，帶胚的一半保留獲得后代，共篩選了近3萬(wàn)粒種子，獲得了這種糊粉層加厚的品系。相關(guān)成果在線發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。

但推進(jìn)營(yíng)養(yǎng)型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，“需要全社會(huì)關(guān)注、進(jìn)行科普知識(shí)教育、政府的扶持和支持、企業(yè)參與才可以實(shí)現(xiàn)”。劉春明說(shuō)。

“雖然，我們無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)的飲食會(huì)發(fā)生怎樣的變化，也無(wú)法捕捉到數(shù)十億人日益惡化的健康狀況，但無(wú)論如何，全球減排努力將是幫助避免潛在危害的最直接方式。”Smith說(shuō)。