植物改变生活

郗旺

梦已成真

植物最早的用途，是为人类提供赖以生存的口粮。在过去，人们对植物的最大期盼就是有一个好收成。在不断努力下，这些期盼已经成为现实。

高产，再高产！

19世纪末20世纪初，水稻的产量低得可怜，即使是在被誉为“鱼米之乡”的江南地区，水稻在年景好的时候亩产也就约3石，即200多千克。

随着科学技术的发展，以使用化肥和培育矮秆水稻为标志的两次绿色革命，在不到60年的时间里，将水稻产量提高到600千克以上，而杂交水稻的出现，更是将亩产推上了近1000千克的大关。可以说，化工和育种技术的进步，让我国人民彻底摆脱了粮食缺乏的阴影，造就了用占世界7%的耕地养活占世界22%人口的农业奇迹。

抗虫不用药

作物产量的提高，不仅让人高兴，也吸引了一些蠢蠢欲动的觊觎者。害虫的破坏是粮食减产的重要因素之一，如何防治害虫成为农业上一个令人头疼的问题。

长期以来，人们一直用农药和害虫做斗争，但农药的使用带来了其他问题，例如环境污染和农药在食品中的残留。那么，能不能让植物本身就能抵抗害虫的侵害，不用再喷洒农药呢？有了现代生物技术的帮助，人们的这一梦想已经得以实现。科学家将一段抗虫基因导入作物体内，作物产生一种特别针对害虫的蛋白质。害虫吃了这些作物，就丢盔弃甲、不战而逃了。目前，全世界已经大面积地种植抗虫大豆、玉米、油菜等。根据研究，这些抗虫作物能将害虫造成的危害降低80%以上。

玉米也能变成糖？

除了让作物长得多长得好之外，人们还想让食物更加多样和美味。就拿人人都喜欢的甜味来说，20世纪中期以前，甜味的主要来源是蔗糖。蔗糖由热带的甘蔗或温带的甜菜提取而来。受到种植面积的限制，蔗糖的价格比较贵，有什么办法能得到更加便宜的糖类呢？

科学家把眼光投向了世界种植面积最大的粮食作物——玉米身上。科学家们用酶分解玉米中的淀粉，得到了葡萄糖和果糖。由于玉米产量大，这种“高果糖浆”比蔗糖便宜不少，再加上果糖比蔗糖更甜，因此被广泛应用在食品领域。

尚在努力

随着科学技术的进步，科学家们开始研究越来越多具有新功能的植物，让它们更好地为人类服务。这些梦想，已经不再遥远。

植物变能源

煤炭和石油，是远古时代树木和浮游生物被埋藏地下，经过亿万年的地质变迁而来的。植物要变成能够使用的能源，需要太久的时间。今天，科学家们试图让植物能快速转化为能源，而一些可喜的进展，已经让我们看到了“生物能源”的曙光。例如，科学家通过改造植物光合作用和糖类合成的生理过程，让植物更有效地进行光合作用，更快地累积糖、纤维素等成分。不过，纤维素构成的木材除了燃烧之外很难被利用，因此科学家又在如何对付纤维素上下功夫。他们改变纤维素的微观结构，让纤维素能更快速地被酶降解为小分子的糖。这样一来，植物就能为乙醇发酵提供更多更廉价的糖，而乙醇，则是很好的能源物质。

同时，科学家们还能让植物不需要太长时间就能产出“石油”来。石油是很多碳链长度不同的烷烃，以及其他含碳化合物构成的混合物。而很多植物，也能合成与其相似的脂肪酸酯来。由于这些脂肪酸酯的特性和柴油非常接近，因此又被称为“生物柴油”。在能够产生“生物柴油”的植物中，以微小的藻类产能最强，据测算，每公顷水域的藻类，能够获得超过1.6万升的生物柴油。可以想象，在不久的未来，只需在贫瘠的土地上种植能源植物，或在人工水池中养上产油的微藻，就能将原本不能利用的土地变成“煤田”、“油田”。同时，减少使用化石燃料，也能让我们的环境更清洁。

并不遥远的梦想

现在，让我们展开幻想的翅膀，想象一下未来的植物会给我们带来什么惊喜吧！

植物电池

前面讲过，科学家能让植物变成能源物质，那么在未来，植物能直接提供最容易被利用的能源之一——电能吗？答案是肯定的。

光合作用的第一步，就是光能转化成电能的过程。植物利用光合色素和光合蛋白，将光的能量传递给水，从而将水分解成为氧气和质子，同时产生电子。一般情况下，质子和电子被用于和二氧化碳一起合成糖类，但是经过科学家的改造，可以将这些质子和电子重新以氢气的形式释放出来，这样植物就被改造成一个高效的水的分解器，产生的氧气和氢气可以通过燃烧或者燃料电池等转化为电能。更进一步的话，还可以将植物产生的电子汇集起来，形成“植物电池”让人类使用。

会采矿的植物

在未来，植物能代替在矿场中辛勤劳动的工人，为人类采矿。植物怎么采矿呢？原来，植物的根系可以将地下的各种矿物吸收到体内，然后在体内沉积下来。例如，很多植物，甚至包括玉米，都被发现在叶片中能累积黄金等金属矿物。

当然，现在的植物对矿物吸收和累积的能力还很弱，而且很多矿物埋藏的底层很深，现有的植物根系达不到矿藏所在的地层。但是，科学家们可以对植物进行改造，让植物的根系更加发达，扩展到更深和更广的范围；同时加强植物根系对矿物的吸收能力，并且让植物能忍受吸收进体内的高浓度矿物成分，便于人类的分离和提取。这样，只要在矿藏区域种植上“采矿植物”，就能源源不断地从植物的叶片、枝条内提取出有用的矿物，人们再也不用挖掘危险的矿洞，或者用有害的溶液去提取矿物了。此外，这些“采矿植物”不仅能用于采矿，还能用于从被重金属污染的土地上，重新吸收那些有害的金属元素为人所用，达到“变废为宝”的目的呢！

空气净化树

环境污染是大家都关心的问题，而植物是天然的“空气净化器”。植物本身可以降低空气中的粉尘含量，吸收有害气体等等。在未来，经过科学家改造的植物更能发挥优势。例如，叶片上长出更多更细的毛，除了过滤空气中的较大粉尘外，还能直接降低空气中的PM2.5颗粒；植物的气孔活动和其他生理机能有所改变，能更有效地吸收工厂、汽车尾气排出的二氧化硫、氮氧化物等有害气体，并将它们转化为植物自身生长的养料……未来的植物，会让空气更加洁净，人们呼吸更加顺畅，地球更加健康。

太空先锋

前面说的都是植物在地球上的“工作”。但人类肯定不会只蜷缩在地球母亲的怀抱之内，我们的征途是星辰大海。经过科学家们巧手改造过的植物，也会为人类征服茫茫星海做出重要贡献。在宇宙飞船上，未来的太空植物是上面所说的各种未来植物的“集大成者”。比如，太空植物不需要很多光线，就能吸收二氧化碳释放氧气，来维持飞船内的生态稳定，并为太空旅行者们提供充足的食物供应；当人类发现环境适合的星球，第一步就是将改造过的植物种植在星球上，来创造出更适宜的环境供人类生存，并且还能生产矿物、变成能源供人类使用……这些神奇的植物，将成为人类在宇宙中开疆扩土的“急先锋”，一定会在人类探索和征服宇宙的过程中，留下浓墨重彩的一笔。endprint