大约30年前,科学家们发起了改良水稻和小麦的绿色革命,使部分第三世界国家在粮食上实现了自给自足,现在轮到超级玉米了。

研究者已育出了一种玉米新品种,它克服了在许多发展中国家生长的两个限制条件:干旱季节和高酸性土壤。科学家说,干旱情况下,新品种比目前在那些地区种植的品种,产量高出40%,研制抗干旱玉米的过程中,研究者意外发现 :该新品种在施少量氮肥或不施氮肥的田里产量比常规品种也高出30%左右。

第三世界国家的一半耕地是用来种植玉米的而经常发生的干旱威胁,可以毁掉整个季节的产品。例如1993年,干旱在发展中国家使玉米总产量减少了2400万吨,比理想情况下少收15%。农学家们估计在那些存在干旱和酸性土壤问题的国家,如果普遍种植这种新品种,农民们一年的收获可供5000多万人食用。即使在已经理想的环境地区种植,该超级玉米品种也比常见品种超产10%。

虽然研究者没有使用生物技术DNA切除和连接方法,但仍采用一个玉米品种的基因移到另一个品种上去,产生从前从未有过的新组合。他们主要采用了常规选种方法,但也采用被杂交的母体的新方法。

该玉米新品种是由国际玉米和小麦发展中心培育的。该研究中心位于墨西哥城外,是世界上18个采用现代科学方法培育适合发展中国家生长的农作物品种的网络中心之一,该网络由国际农业研究顾问团(CGIAR)提供资金。

CGIAR主席伊 · 塞拉格汀(Ismail Serageldin)说 :“由于世界人口不断增长,对食物的需求也在增长。因此必须不断进行研究,在越来越少的农业耕地上生产出更多的粮食,同时又不会破坏生态环境”。

为了育出抗干旱玉米,植物生理学家格·埃德曼斯和同事们首先研究了干旱阻碍玉米生长的原因。众所周知,作物群体缺少并不是单单生长缓慢或停止生长。它重新分配叶子在光合作用期间产生的碳水化合物供给量,供给穗状雄花(散发花粉的雄花,相当于植物精子)的带有能量的分子较多,而供给玉米须(由花粉受精的部分雌花)的则较少。结果穗状雄花出现早,在所有玉米须出现前花粉就散落到风中了,因此不能受精。

玉米棒上每一个刚出现的谷粒有一串玉米须。当花粉被风吹送到玉米须上时,它开始生长、渗入玉米须并继续伸长,本质上穿过玉米须接近玉米棒上未受精的谷粒,花粉可长到几英寸长。当它接到谷粒(相当于植物的卵)时,就对它受精,新植物的第一个胚胎生长阶段开始了。种子成熟时就停止生长,如果又长出种子,准备再继续受精。由于玉米棒不会同时生长出所有玉米须,早释放的花粉只对早长须的各粒受精,其余的就不受精了,降低了产量。

为了培育在干旱期也能同时长出玉米须和穂状雄花的玉米品种,埃德曼斯和其同事相信所有生物品在品质上都具有某种程度的遗传变异。他们确信如果检查许多现有玉米种,他们将发现在干旱期有一些玉米的玉米须和穗状雄花的生长要比其它的要一致些,它们也许不可能达到全面授粉,但通过选育种,可获得改变过的有希望的基因组合。

科学家在不同程度的干旱条件下种植了250种现存玉米。试验田在墨西哥的干旱季节播种,并通过不同程度的灌溉以模仿不同程度的严重干旱。植物育种人员一直是在产量的基础上选种。但在这种情况下,研究者仔细观察植物,挑选那些几乎同时长出玉米须和穗状雄花的玉米。那些植物上的花粉被保存下来用于给迟生长的玉米须受精。由于植物每次形成性细胞时,基因组合都被搅乱了,研究者认为这些种子将拥有新品质组合,某些可能恰好在协调长穗状雄花和长玉米须方面更好些。

埃德曼斯说研究抗干旱玉米花了8年时间重复交配和选种。我们所找的正是植物正在分配碳水化合物的时候,因此较多的碳水化合物流向穗;而流向植物其它部位的则较少。那使得穗不久长出玉米须,从而与穗状雄花的生长速度保持一致,它也意味着穗在低氮情况下同样变大,那是侥幸的突破。

抗酸性土壤的玉米是雪维杰 · 潘迪带领的一个小组培育的。热带地区43%的土壤是酸性循环,由于它使铝易到达植物根部,因而对许多食品农作物都构成威胁。铅对植物有害,尤其对玉米更有害,因为它破坏正在生长的根须部位的细胞组成部分,并破坏对土壤营养的吸收。

[The Washington Post,1994年6月27日]