【明報專訊】植物生長需要吸收陽光而來的能量，將之轉化成所需的營養，這過程叫光合作用。有科學家想到，提高植物光合作用效率，農作物就可以生長得更快、收成更多，這樣就可增加人類糧食，從而緩解世界糧食危機。

光合作用與光呼吸

植物生長需要光合作用，即通過吸收陽光及二氧化碳，再將它們轉化成營養及能量保存的過程。植物就像人一樣，也會「呼吸」，但和人不同，植物在光合作用時會吸收二氧化碳並釋放氧氣。不過有時植物的酵素有兩成可能誤吸入大氣氧氣，製造出對植物有害的化學物質。這時候，植物需要「排毒」，消耗吸入的氧氣並從中產生二氧化碳，才能健康生長，這過程稱為「光呼吸」。光呼吸會消耗植物的能量、減慢光合作用的成效，換言之，當植物有愈多光呼吸，表示光合作用效率愈低，生長過程愈慢。

光呼吸愈多 生長過程愈慢

農業研究局分子生物學家索思(Paul South)說，植物的光呼吸程序非常耗損能量，浪費了本可製造更多促進成長和產量的寶貴能量。他說有關程序估計令諸如大豆、大米、生果、蔬菜等植物減產達36％。一般農田在正午光合作用的高峰時間，也得花掉多達50％的能量於光呼吸。

光呼吸過程可縮短嗎?

索思認為如果可以縮短「光呼吸」這浪費能量的過程，就可以加快植物生長速度，且更易有收成，便帶領團隊研究以基因改造技術將時間縮短。他嘗試將微量藻類基因植入煙草，簡化複雜的光呼吸過程。由於煙草有基因排列較易修改、生長周期較快、種子多，較易觀察成效等特點，因而被選為實驗對象。結果發現改造過的煙草比普通煙草長得更快更高，莖更大，葉、花和種子俱增，總量增加約40％。

薯仔也可以？

團隊打算2019年用與煙草基因相近的馬鈴薯再測試，然後研究黃豆、水稻、番茄等植物，以及在非洲、東南亞等不同氣候環境測試。不過，即使測試結果顯示有效，這技術由取得准許到普遍應用在糧用植物上，可能要逾10年呢！

縮短「光呼吸」有望養活2億人

索思研究成果刊登在《科學》雜誌，他稱目前世上每日有8億多人捱餓，加上人口增長，估計要增加至少70％的糧食供應，才能滿足需求。報告作者之一奧爾特(Donald Ort)表示，美國中西部光呼吸作用每年流失的卡路里足夠養活2億人，他相信，全球若能挽回部分流失的卡路里，有望解決21世紀的糧食需求。

■關鍵詞

光合作用 photosynthesis

光呼吸 photorespiration

全球糧食危機 global food crisis

■玩一玩

每答對一題，可以獲得不同數量的粟米！(圖c)

◆1. 以下哪些有助植物生長？(可選多於一項)

A. 光呼吸

B. 光合作用

C. 陽光

D. 以上皆是

◆2. 哪些植物會被光呼吸影響生長表現？從文中圈出來。

◆3. 以下哪項是有關植物生長的正確描述？

A. 所有植物都屬於糧用植物

B. 只有糧用植物會光呼吸

C. 光合作用是植物生長重要的過程

D. 以上皆正確

◆4.什麼時候是光合作用的高峰？

A. 清晨

B. 正午

C. 黃昏

D. 深夜

◆5.以下哪些屬於糧用植物？(可選多於一項)

A. 仙人掌

B. 玉米

C. 燕麥

D. 蘭花

■記一記

光合作用

?幫助植物生長的過程，其間會釋出氧氣。

光呼吸

?植物的「排毒」程序，會消耗植物的能量，減低光合作用效率。

全球糧食危機

?因天災、食物價格上漲、農業及畜牧業等萎縮而導致糧食短缺。主要見於發展中國家，例如南蘇丹、肯尼亞、埃塞俄比亞和索馬里等。

糧用植物

?可供人類食用的植物，例如穀物、大米、小麥等

■想一想

1. 植物生長有一定的過程，當中消耗的能量你認為是浪費嗎？(例：它消耗的能量可以為人所用嗎？)

2. 除了文中提及的因素外，還有什麼會影響植物生長？

(答案見另文)

資料來源：綜合《明報》報道、BBC網頁、衛報

文：大海

圖：資料圖片

[常識天下 第140期]