研究人员将一种人类蛋白质移植到植物中，使其变得‘超级大’

每年，世界上有900万人死于饥饿——这比死于艾滋病、疟疾和肺结核的人数加起来还要多。但是，解决全球饥饿危机的方法并不仅仅是增加农业生产那么简单。

着眼于以可持续的方式养活世界上不断增长的人口，来自中国和美国的研究人员可能已经找到了一个聪明的解决方案——超大的作物。根据《自然生物技术》杂志的一项新研究，将一种以促进生长著称的人类蛋白质移植到作物中，可能会产生更大、更重、更丰富的植物，使农业产量提高惊人的50%。尽管结果很有希望，但专家们表示，还需要进行更多的研究，以测试他们的稳定性，并确保这些成果是可复制的。

右边是加了人类基因的马铃薯

“我们认为这是一个很好的策略来改造我们的作物，”该研究的作者、中国北京大学的化学生物学家贾桂芳说。但她承认，“这篇论文只是初步研究。”她想要进行更多的后续测试，包括安全评估，在这个团队的巨大的农产品最终出现在日常消费者的餐桌上之前。

导致植物快速生长的蛋白质是人类脂肪量和肥胖相关的蛋白质，被称为FTO。虽然它的相关基因会增加人们的肥胖风险，但研究人员此前曾报告说，这种蛋白质对调节人类和其他哺乳动物的生长非常重要。据研究人员称，FTO通过化学方法修改了RNA链，这是直接从DNA剧本中复制出来的单个蛋白质的简短遗传配方。这种修饰迫使RNA产生它所编码的蛋白质。从本质上讲，FTO充当了一个主“开启”开关，在多个RNA链上加速广泛的蛋白质生产。

该研究的几位作者花了十年时间来了解FTO在人类中的作用。研究人员想知道，如果这种以rna为靶点、促进生长的蛋白质进入植物，会发生什么。

“这真是一个大胆而奇异的想法，”研究报告的作者、芝加哥大学的化学家贺川说。人体会产生成千上万种蛋白质，他的团队在植物中尝试的第一个蛋白质是FTO。“说实话，我们预计可能会有一些灾难性的影响。”

他说，植物没有fto等效的蛋白质。这位化学家担忧，植物的生长通常受到严格控制，以防止任何一个分子单枪匹马地破坏植物的生理机能。但是在面对外来蛋白质时，植物缺乏任何制衡来缓和后果，无论后果是什么。令研究人员惊讶的是，FTO并没有杀死或削弱植物。相反，它迫使植物做恰恰相反的事——扩大体型。

他说:“FTO进入了这个领域，而且它可以进入的地方没有限制。”“这是一个定时炸弹。”

研究人员将人类FTO基因植入水稻的基因组中，让植物的蛋白质机器接管并自行大量生产这种人类分子。在温室里，转基因作物的产量是未转基因作物的三倍。在北京的田里种植的这种水稻，重量增加了50%，产量也更高。同样的基因改造也使马铃薯的块茎变大。添加FTO的植株根长得更长，光合作用水平更高，抗旱能力更强。

研究人员改变的每一种植物，包括草和树，都长得更快更大。“这种表型特性在我们设计的任何植物中都是一致的，”贾说。

尽管有这样的前景，基因改造仍无法可靠地将作物产量提高10%以上。从遗传学角度讲，植物的生长是复杂的——根本就没有一个基因可以调整。这项研究中令人瞠目结舌的百分比增长是惊人的，几乎是难以置信的。

“一种作物的最终产量在基因上是一个非常复杂的性状，”他说。植物在增强或增强对疾病的防御能力和延长不利生长条件之间不断地转移优先次序。植物的环境通常在决定最终产量方面有很大的发言权，但这项研究的结果似乎压倒了大多数这些影响。由于所有这些妥协，阅读一份通过简单的基因改变就能获得非常高产量的报告是非常不寻常的。”但这是有可能的。希望看到在不同环境条件下复制的结果，并更好地了解人类FTO蛋白是如何颠覆植物精心校准的内部工作的。

单就绝对数量而言，该研究报告中提到的转基因水稻和土豆作物的产量低于商业品种。只有当同样的FTO技巧提高了这些已经很高效的菌株的生产力，那才是真正的突破。这对农业的潜在重要性仍有待证明，

贾庆林和贺建奎已经开始了这项工作——他们与农民合作，深入研究基因机制。但贾说，这些实验需要时间。她的团队因为去年的大流行而关闭了实验室，损失了一个增长季节。她估计，她的团队将需要几年的时间，才能从少数基因变异的父母那里收集到足够的种子，与他们的后代一起播种整片土地。

该团队还在用其他非植物蛋白进行实验。到目前为止，他们已经尝试了另一种候选蛋白，但没有看到与FTO蛋白相同的作物产量增加。

希望我国优秀的科学家们能创造出超级植物，延续袁老的梦。