在世界上所有的主食中，也许没有一种像玉米那样无处不在。
地球上的每个人平均每年吃掉70磅的谷物，而种植更多的谷物用于动物饲料和生物燃料。随着全球人口的持续增长，在同等面积的土地上增加粮食产量变得越来越重要。
一个可能的解决方案是:培育在低温条件下表现更好的作物。玉米是一种热带植物，因此对寒冷天气极为敏感。这在气候温和的地区是有问题的，比如纽约州北部，那里的生长季节平均为4到5个月，每年1.6万亿磅的产量中有60%以上发生在那里。
耐冷品系可以增加作物的种植面积，提高目前的生产力。
由博伊斯•汤普森研究所(Boyce Thompson Institute)所长戴维•斯特恩(David Stern)领导的一组研究人员，通过开发一种在寒气过后恢复得更快的玉米，已经朝这个目标迈进了一步。
他们发表在12月20日《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)上的论文《玉米中Rubisco含量的增加缓解了低温胁迫并加速了恢复》(Increased Rubisco Content in corn Mitigates cold Stress and speed Recovery)。
“在这一领域，低温胁迫最常发生在春季，当低温和强烈的阳光结合在一起时，导致植物变白，”斯特恩说，他也是农业和生命科学学院的植物生物学兼职教授。“因此，一种更耐冷的玉米可以帮助农民在今年早些时候播种，让他们相信自己的作物能挺过一段寒冷期。”
这项研究建立在2018年发表的一项研究的基础上，该研究表明，一种名为Rubisco的酶水平的增加会导致植株更大、成熟更快。Rubisco是植物将大气中的二氧化碳转化为糖的关键物质，在寒冷的天气里，它在玉米叶片中的含量会急剧下降。
在最新的研究中，斯特恩和同事们在华氏77度的温度下种植了三周的玉米，在两周内将温度降至57华氏度，然后又将其恢复到77华氏度。
该论文的第一作者、斯特恩实验室的前成员、18年的科拉莉·Salesse-Smith博士说:“Rubisco含量较高的玉米在冷冻前、冷冻中和冷冻后的表现都比普通玉米好。从本质上说，我们能够降低冷冻应激的严重程度，使恢复更快。”
事实上，与普通玉米相比，转基因玉米在整个实验过程中具有更高的光合速率，而且从低温胁迫中恢复得更快，对进行光合作用依赖光反应的分子的损伤更小。
最终的结果是:一株植物在经历了一段寒冷期后，长高了，成熟的玉米穗长得更快了。
甜玉米是纽约州的主要蔬菜作物，每年价值约4000万至6000万美元。康奈尔合作推广项目蔬菜项目的共同负责人、园艺学教授史蒂夫·赖纳斯说，许多纽约的玉米种植者会尽快种植玉米，因为早熟的玉米在这个季节的价格最高。
赖纳斯说:“纽约的许多玉米种植者很早就在保护性的塑料布下种植玉米，以提高土壤温度，这是很昂贵的。”他没有参与这项研究。耐冷玉米可以让农民更快地去除塑料。这将使植物暴露在更多的阳光下，可能使它们在这个季节提前成熟。”
斯特恩说，他们开发的玉米还没有达到抗寒性的最佳水平，更多的改良工作正在进行中。研究人员认为，他们的方法也可以应用于其他作物，如甘蔗和高粱，它们可以像玉米一样固定碳。
堪培拉澳大利亚国立大学的研究人员对这项研究做出了贡献，这项研究得到了美国农业部国家粮食和农业研究所以及澳大利亚研究委员会的资助。
Aaron J. Bouchie是Boyce Thompson研究所的一名科学作家。
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