光合作用基因重組 植物更能儲碳救地球

編譯/潘楠慕  |2022.10.02
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研究人員試驗如何改變植物的生長方式。圖/法新社、網路

編譯/潘楠慕

植物是去除大氣中二氧化碳的關鍵,若能提高植物碳匯(carbon sink)的效率,並在這個過程中提供糧食,對地球環境和人類福祉而言都是好消息。愈來愈多科學家和農民正努力解決農業對環境的衝擊,也希望有朝一日可扭轉氣候變遷趨勢。

澳洲詹姆斯庫克大學(James Cook University)的生態生理學家瑟努薩克(Lucas Cernusak)表示,人類排放的二氧化碳有三成被陸上植物吸收,降低大氣中的二氧化碳濃度。美國環保專家霍肯(Paul Hawken)則表示,地球上儲存的二氧化碳,數量遠遠超過大氣中的碳;農田、草原、森林、紅樹林和溼地儲存的碳量超過三兆噸,是大氣中碳含量的四倍。農作物與所有植物一樣,進行光合作用時會從大氣中吸收二氧化碳,並把其中一些碳固定在土壤中。

特定植物能抑制沙漠化的速度。圖/法新社、網路

專家指出,農業相關產業覆蓋地球表面約十五億公頃面積。為了開墾而砍伐熱帶雨林或挖掘泥地以創造大片農田,可能加劇氣候變遷,但運用最新科技進行作物創新,有助緩解這些問題,不僅能繼續為人類供應糧食,還能吸收更多二氧化碳。

霍肯強調,自工業時代以來,植物一直扮演吸收二氧化碳的要角,但植物碳匯的能力已近飽和;如果能把地球儲存的碳增加百分之九,就足以封存人類自一八○○年以來排放的所有碳。霍肯提出一個有趣的觀點:碳抵銷和淨零已成為眾人耳熟能詳的術語,但要扭轉氣候變遷的影響,必須實現「負排放」,也就是儲存的碳比排放的還多。

美國伊利諾伊大學的「成熟專案」(Ripe project)研究人員正進行試驗,嘗試改變植物的生長方式。專案負責人安斯沃斯(Lisa Ainsworth)表示,光合作用是植物經過數百萬年演化的反應,要改善相關流程並不容易;研究團隊正運用遺傳學和基因改造技術,嘗試改變植物光合作用過程的幾個特點,藉此提高植物光合作用的效率和反應時間,甚至改變葉子的密度,同時也希望提升作物的產量。

砍伐雨林種植糧食作物,可能加劇氣候變遷危機。圖/法新社、網路


安斯沃斯解釋,在一大片植物中,只有位於最上緣的葉子才能以最大效率進行光合作用,位於較低位置的葉子常被陰影覆蓋,因此接受到的陽光較少,光合作用的效率較差。事實上,缺乏日照的葉子,甚至可能導致碳排放數量增加,因為植物呼吸時會排出二氧化碳。如果能透過創新技術,讓植物最上端的葉子不那麼密集,就能讓更多樹葉接受日照,能夠進行光合作用的表面積也將增加。

此外,研究人員也試圖培育出生長速度更快、葉片更多的植物,以及葉片更硬、較不易被草食動物啃咬的植物;另外,研究團隊葉希望栽植更能抵禦病蟲害的植物;如此一來,包括糧食作物在內的植物,不僅碳匯效率升高,也有助緩解糧食短缺危機。

圖/法新社、網路

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