第二次“綠色革命”的序幕

儲昌

六十年代初，農業科學家們培育出一些小麥、水稻的高產品種。栽種了小麥新品種后，巴基斯坦小麥產量從1965年的460萬噸猛增到1970年的840萬噸，印度則從1965年的1230萬噸猛增到1970年的2000萬噸。菲律賓栽種了水稻新品種，產量也大幅度提高。人們把這次的科研活動稱為“綠色革命”。把作出了重大貢獻的N.E.博洛格稱為“綠色革命之父”，授與他1970年諾貝爾和平獎，表彰他發動綠色革命的巨大功績。

不過，雖然第一次綠色革命成績巨大，但還有許多問題急待解決，例如產量還須進一步提高，蛋白質含量也必須增加。總之，第一次綠色革命并沒有圓滿成功，農業科學家正在和生物學家、遺傳工程師們合作進行一場規模更大的綠色革命。

這次的目標，首先是要大幅度地提高產量。第一次綠色革命中的新品種之所以增產，是因為提高了從土地中吸收養料的能力。但是，光靠這個辦法增產還很不夠。據研究，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量。植物在光合作用時一方面積蓄能量和物質，一方面又通過光呼吸消耗相當一部分能量和物質，如果降低光呼吸作用，提高光合作用，就能使作物增產。美國科學家蔡利思發現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的新途徑。

當然，僅僅提高作物的產量還不夠，還要提高作物的質量。第一次綠色革命沒有提高作物的蛋白質含量，蛋白質的短缺已成為一個十分嚴重的問題。解決植物蛋白不足，是科學家們努力的又一個目標。

人們吸收的植物蛋白主要來自大米、小麥和玉米。提高它們的蛋白質含量，就能提高糧食的質量。美國科學家沃斯特爾用以色列和伊朗的野生小麥雜交培養出高產量、高蛋白的新小麥，它們的蛋白質含量達26.5％，比普通小麥高一倍。科學家們也不斷地在種類繁多的植物王國中探索，尋找新的植物蛋白資源。全球約有35萬種植物，可食植物約8萬多種，而現在食用的僅3千種，占3—4％。在植物王國中，豆類的蛋白質含量很高，但許多豆類植物沒有開發利用。最近，美國科學院對豆類植物作了一次大普查，發現有200多種豆類植物有很高的蛋白質含量，并發表了《豆類植物：未來的資源》一書，認為這是一個巨大的蛋白質資源，急待開發利用。例如生長在巴布亞新幾內亞的翅豆，果實含有37％的蛋白質，塊根的蛋白質含量為土豆的10倍，目前已有70多個國家引進和研究

此外，進行分子和細胞水平的嫁接、培育新品種，也是這次綠色革命的一個顯著特征。不同植物的細胞在一定的培養液中，細胞核會結合，細胞壁會再生，并進行細胞分裂，最后生長出完整的植株。用這種細胞雜交法，美國科學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移到向日葵細胞中去，成為向日葵細胞中DNA的一部分。這個基因在向日葵細胞中很穩定，并產生了合成腰豆蛋白的信使物質RNA.“向日豆”的成功表明，有可能通過根瘤菌進行分子水平的大豆、水稻、小麥的雜交，使新作物中具備各種必須氨基酸，將蛋白質的質量提高。

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