十年前，美國伊利諾伊大學的農業科學家們曾提出一個大膽的想法：用基因技術修補植物的光合作用，以提高農作物的產量。

只是當時的想法在科學界遭遇了質疑，并被許多基金會忽視了。但該項目并沒有就此夭折，而是收到了比爾及梅林達·蓋茨基金會支持，希望該技術能緩解全球貧困問題。

如今，在比爾及梅林達·蓋茨基金會支持下，該項目獲得了巨大的突破。通過基因修補提高了測試植物煙草20%的產量。相比于農民用傳統方法也只能努力提高1-2%的產量，20%的產量提高相當驚人。當地時間11月18日，《科學》雜志刊發了這一研究論文。

研究團隊經過多年的計算分析,實驗室和田間試驗,選擇了靶蛋白進行實驗，選擇煙草則是因為它們很容易進行基因修改。

研究的過程是植物在光照過強時用來保護自己的一種機制。當植物直接接受陽光照射，它們通常會獲得比自身需要更多的能量，同時也會激活能幫助它們釋放能量的機制。因為一旦不能轉移多余的熱量，葉子就會枯萎。這個過程被稱為非光化學淬滅。

這有點像一個工人采取較短的咖啡休息時間，然后重新回到裝配線。對于煙草植物的總體生長來說，作用相當驚人。

但是當烏云遮住太陽,或者葉子處在暗處,缺乏光照會限制光合作用,而且非光化學淬滅過程會花上半個小時時間來調節，同時浪費光能。

通過伊利諾伊大學美國國家超級計算機預測，研究人員發現，在一天時間里,非光化學淬滅過程的緩慢恢復會導致作物產量降低。根據計算結果顯示,損失量高的驚人。根據植物類型和當時溫度的不同,損失量達到7.5%-30%。

伊利諾伊大學的農作物科學家，該項目的負責人Stephen P. Long，與加州大學伯克利分校的研究人員,非光化學淬滅分子過程專家Krishna Niyogi一起討論的結果是,提高三種蛋白質的水平,可能會加速恢復過程。

為了驗證這一想法,研究團隊將三個基因的“組合”(從擬南芥植物中提取)插入到煙草中。利用熒光成像技術，研究團隊能夠確定,如果轉移到暗處,哪一種轉基因植物恢復得最快。

通過對比實驗，相比于未做改動的煙草,有兩種基因改變的植物產量提高的20%,第三種植物產量提高了14%。

當然，煙草并不是該項研究的最終目標。《科學》雜志稱，該團隊已經成功將基因植入了大米及玉米，并可能發現進一步提升植物對光照條件變化反應的速度。

“我們無法100%確定這項技術對于其他作物也有效。不過因為我們實驗的對象是一個所有作物都有的過程，我們相信它會有效的。”Stephen P. Long在接受媒體采訪時說。

研究團隊，中間為Stephen P. Long

在Stephen P. Long看來，基因工程將帶來第二次“綠色革命”，從而讓食物的產量大增。就像發生在20世紀60年代-70年代的第一次綠色革命那樣，當時先進農業生產技術進入發展中國家，帶來了農作物產量的提升，有效地減少了世界饑餓問題。

一直以來，轉基因農作物經常受到抨擊的原因之一是：轉基因技術并沒有能夠顯著提高農作物產量——一個農民也可以在一公頃土地上生產相同數量的玉米或小麥。

現在，伊利諾伊大學的研究可能會改變關于基因工程的討論。《紐約時報》稱，有部分人認為，轉基因技術將部分基因從一個物種中移到另一個物種上，這是與上帝開玩笑。

但是，如果真能提高農作物產量的40%-50%，情況就會變得不同。因為這能夠幫助全球大部分的貧困人口。也能滿足聯合國項目的需求——在接下來的20年里實現食物產量增長70%。

“我們是想減輕世界的貧困問題。什么是農民需要的，我們又能如何幫助他們。”監督此項目的蓋茨基金會官員凱瑟琳·卡恩說。