口袋K。43:生物技术和气候变化

在农业气候变化及其影响

温室气体排放持续增加引发了地球大气层的温度。这个结果的冰川融化,不可预知的降雨模式,和极端天气事件。气候变化的加速,结合全球人口和农业资源枯竭,威胁到全球粮食安全。williamhill

气候变化的综合影响,因为它会影响农业被政府间气候变化专门委员会(IPCC,2007年),并被美国环保署(2011)1如下:

  • 增加的平均温度将结果:i)增加农作物产量在高纬度温带地区由于生长期的延长;ii)降低农作物产量在低纬度亚热带和热带地区夏季炎热已经限制生产力;和iii)减少由于土壤蒸发率的增加生产力。
  • 降雨量的变化和模式会影响土壤侵蚀率和土壤水分,对作物产量的重要。在高纬度地区降水会增加,和减少在大多数亚热带低纬度地区,有些高达约20%,导致长期干旱期。
  • CO的浓度上升2将促进和增强某些作物的生长,但气候变化的其他方面(例如,更高的温度和降水的变化)可能会抵消任何有益的促进效应的高有限公司2的水平。
  • 对流层臭氧的污染水平(或坏的臭氧会损坏活组织和分解某些材料)可能会增加由于上升有限公司2排放。这可能会导致更高的温度,将抵消作物生长的增加导致更高水平的有限公司2
  • 热浪的频率和严重程度的变化,干旱,洪水和飓风,,仍然是一个关键的不确定因素可能影响农业。
  • 气候变化将影响农业系统并可能导致出现新的害虫和疾病。

在2012年,67亿年近40%的世界人口,相当于25亿,依靠农业为生,因此可能会受到最严重的影响。2
为了减轻这些影响,当前农业方法需要修改和创新适应策略需要在高效生产更多粮食与净压力条件和减少温室气体排放。


生物技术作物的贡献在减轻气候变化的影响

绿色生物技术提供了一个解决方案来减少温室气体,因此减轻气候变化。生物技术作物在过去16年的商业化导致减少有限公司2排放。他们允许农民减少使用和环保能源和肥料,土壤固碳和实践。

  • 耐除草剂转基因大豆和油菜籽等作物促进零个或免耕,大大降低了土壤碳(碳封存)和公司的损失2排放,减少燃料的使用,和显著减少水土流失。
  • 昆虫抗药性生物技术作物需要较少的农药喷洒导致储蓄的拖拉机/化石燃料,从而减少有限公司2排放。2011年,有一个减少3700万公斤的有效成分,减少除草剂和杀虫剂喷洒和耕作减少有限公司2排放由231亿公斤的有限公司2或删除road.3 1020万辆汽车

生物技术作物适应气候变化

通过生物技术作物可以修改速度比传统作物,因此加速实现的策略来满足快速和严重的气候变化。耐病虫害生物技术作物不断开发新害虫和疾病与气候变化出现。抗病品种的同时也会减少农药的应用程序,因此有限公司2发射。各种作物宽容abiotech压力已经开发出来,以应对气候变化。

作物的耐盐性
转基因耐盐作物已经被发达国家和一些在商业化之前最后的田间试验。在澳大利亚,田间试验的161行转基因(GM)小麦和1,转基因大麦179行修改为包含一个35的基因从小麦,获得大麦,玉米,thale水芹,苔藓或酵母进行自2010年以来,将运行到2015年。的一些基因有望提高公差范围的非生物压力包括干旱、冷,盐和低磷。甘蔗含有转录因子(OsDREB1A)也在现场试验从2009年到2015年。4

十多个其他基因影响盐宽容中发现了各种各样的植物。这些候选基因可能在甘蔗证明可行的发展中盐的耐受性4,大米5,6,大麦7,小麦8,番茄9,和大豆10

抗旱作物
已开发出携带水分胁迫管理基因的转基因植物。如脯氨酸、甘氨酸甜菜碱,甘露醇、海藻糖氧化还原蛋白质和解毒酶,应激LEA蛋白)和监管基因,包括dehydration-responsive,元件结合(含有DREB)因素,锌指蛋白,NAC转录因子的基因,正在使用。转基因作物携带不同耐旱基因在水稻、正在开发小麦、玉米,甘蔗、烟草,拟南芥,花生,西红柿,土豆和木瓜。11日,12

非洲最重要的举措是非洲节水玉米(WEMA)项目的肯尼亚的非洲农业技术基金会(AATF)和由比尔和梅林达•盖茨基金会(gmgf每年)和霍华德·G。巴菲特基金会。通过标记辅助育种培育耐旱WEMA品种可以用于农民在未来两到三年。耐旱和insect-protected品种开发使用先进的育种和转基因方法可以提供给农民在以后的十年的一部分。13在2012年,MON 87460转基因耐旱玉米,表示冷休克蛋白B已经批准在美国市场上发布。14

生物技术作物的耐寒性
通过使用遗传和分子方法,许多相关的基因已经被鉴定和新信息不断出现。其中的基因控制CBFcold-responsive途径和在一起DREB1的基因,集成多个组件的冷适应应对耐低温。15

耐寒性转基因作物转基因桉树等正在开发,目前正在美国实地测试Arborgen有限责任公司自2010年以来。Thale十字花科植物包含已得到改进DaIRIP4Deschapsia南极洲,下的hairgrass霜冻-30 c,和甘蔗introgressed寒冷宽容的野生品种的基因。4

生物技术作物热应力
表达热休克蛋白(休克)与恢复有关的植物在热应力下,有时候,即使在干旱。休克蛋白结合,稳定蛋白质变性在压力条件下,并提供保护,防止蛋白质聚合。在转基因菊花包含DREBIA基因拟南芥,,转基因和其它热响应基因如HSP70(热休克蛋白)是高度暴露于热处理时表示。转基因植物维持较高的光合能力和水平升高photosynthesis-related酶。16

前瞻性

改良作物适应气候变化造成的极端环境中,预计在几年内的十年。因此,粮食生产在这个时代应该给另一个提高维持食品供应人口翻倍。生物技术研究,以减轻全球变暖也应该维持利用新产品发起的。其中包括:结节状结构的感应的根非豆科固氮谷类作物。这将减少农民对无机化肥的依赖。另一个是利用过剩的有限公司2在空气中通过主要作物水稻转化其有限公司2从C3, C4途径利用能力。C4植物玉米可以有效地吸收和转换成有限公司2在光合作用碳产品。

参考文献

  1. 美国环境保护署。2011.农业和食品供应:气候变化,health and environmental effects.  April 14,2011.http://www.epa.gov/climatechange/effects/agriculture.html

  2. IFPRI。2009.气候变化对农业的影响和适应成本。http://www.ifpri.org/sites/default/files/publications/pr21.pdf

  3. 布鲁克斯,G和P Barfoot。2012.转基因作物的全球经济和环境效益继续上升。http://www.pgeconomics.co.uk/page/33/global-impact-2012

  4. Tammisola,J。2010.向更高效的生物燃料作物,甘蔗铺平了道路吗?转基因作物1:4;181 - 198。http://www.landesbioscience.com/journals/gmcrops/02TammisolaGMC1-4.pdf

  5. http://thesecondgreenrevolution.blogspot.com/2012/02/salt-tolerant-gm-barley-trials-in.html

  6. http://irri.org/index.php?选择= com_k2&view =项id = 9952: drought-submergence-and-salinity-management&lang = en

  7. 在澳大利亚,转基因大麦耐盐试验成功的。http://thesecondgreenrevolution.blogspot.com/2012/02/salt-tolerant-gm-barley-trials-in.html

  8. http://www.grdc.com.au/director/research/prebreeding?item_id = E31810F9A59C5C8E62BAE7
    518年cd28067&pagenumber = 1 &filter1 = &filter2 = &filter3 = &filter4 =

  9. Moghaieb再保险公司中村,H Saneoka和K Fujita。2011.评估盐耐受ectoine-transgenic番茄植物(Lycopersicon esculentum)的光合作用,渗透调节,和碳分区。转基因作物。2 (1):58 - 65。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21844699

  10. http://www.springerlink.com/content/h51n73352374v877/

  11. http://bioeconomy.dk/outcome/presentations/27-march/panel-discussion-building-global-bioeconomy/zhang-yis-presentation

  12. http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15427520802418251#preview

  13. http://www.monsanto.com/ourcommitments/pages/water-efficient-maize-for-africa.aspx

  14. http://www.aphis.usda.gov/newsroom/2011/12/brs_actions.shtml

  15. 桑赫拉,GS,S H万尼W侯赛因,B和N辛格。2011.在农作物工程冷应激耐受性。咕咕叫基因组学12 (1):30-43。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3129041/?工具= pubmed

  16. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19234675

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