科学家提出建议让未来的世界变得舒�

科学家来帮助世界在未来拥有食物和衣服！当前，随着经济和科技的发展，粮食产量逐年增加，但全球粮食安全形势依然不容乐观。例如，世界每年生产大约8000亿个西红柿，但有多少值得吃？

基因编辑让西红柿又好吃了。图片：维克多德拉切夫/塔斯社/盖蒂

事实上，经过几千年的种植，这种蔬菜更适合农民和卖家，而不是消费者。番茄藤现在有条不紊地生长着，从而结出了大量的果实。然而，许多研究证实，西红柿的味道和营养在这个过程中丧失了。

科学家正在研究这个问题。最近，三个研究小组分别解释了如何制作一个超级番茄：不要为了产量而牺牲味道。

这些研究不仅表明任何有用的性状都被引入植物，也提醒人们重视植物生长发育基础研究的价值。有人称超级番茄为“甜胜利”，人们开始注重口感和营养，而不仅仅是追求产量。同时，这也表明植物学家可以为改善世界粮食系统做更多的工作。

迫近的形势

联合国粮食及农业组织、国际农业发展基金、联合国儿童基金会、世界粮食计划署、世界卫生组织近日联合发布了2018 《世界粮食安全和营养状况》报告，指出2017年全球有8.21亿人处于饥饿状态，相当于每9个人中就有1个人挨饿，已经恢复到10年前的水平。

除了饥饿，隐性饥饿的问题也不容忽视。数据显示，由于饮食中缺乏这些微量营养素，全世界有20亿人遭受健康损害。世界银行和国际粮食政策研究所的研究结果表明，发展中国家营养不良造成的劳动力损失占该国国内生产总值的3% ~ 5%。

目前，气候变暖已经影响到主要粮食作物的产量。气候变化将对降雨模式和农业生产产生影响，导致粮食供应短缺和高粮价，而粮食安全状况不佳的发展中国家将受到更大影响。

英国利兹大学战略研究院院长蒂姆本顿(Tim Benton)在近日举行的“气候变化与粮食系统会议”上指出，气候变暖将改变粮食产量、质量和病虫害的分布，对粮食供应体系产生影响，未来全球粮食供应体系将变得更加脆弱和低效。

“人们普遍认为，到2050年，农业产量必须进一步增加50%，才能养活估计超过90亿的全球人口。饮食模式的改变进一步加剧了这一挑战。”瑞士弗里克有机农业研究所的阿德里安穆勒告诉《中国科学报》记者。

穆勒提到，实现这一目标的建议很多，比如进一步提高生产效率和资源利用效率，重视农业生态和有机农业，减少畜产品和食品的浪费。

清洁生产

其中，有机农业备受争议。研究表明，尽管有机农业比传统农业更环保，但不开辟新的耕地，仍然无法满足人类对食物的需求。

“有机农业或许能够在满足全球粮食需求的同时实现可持续发展，但前提是减少粮食浪费和肉类生产。”穆勒说。

穆勒团队于2017年11月在《自然—通讯》发表论文指出，模型预测，为了实现100%有机农业转型，满足全球粮食需求，所需耕地将比目前增加16%~33%，食物浪费将减少50%，动物饲料生产将停止。

此外，控制农业对环境的负面影响非常重要。如果农业继续破坏环境，反过来环境压力影响农业生产，就会陷入恶性循环。

103010年近期发表的一篇论文显示，如果农业生产水平不提高，粮食消费模式发生改变，应对人口和收入水平的预期变化，2010年至2050年，粮食系统对环境的影响可能增加50%~90%。

“我们研究表明，如果不采取行动

然而，斯普林曼研究小组还发现，没有一项措施足以减轻粮食系统对全球环境的压力。

研究人员利用详细的国家数据建立了一个全球粮食系统模型，以研究与粮食相关的环境影响。结果表明，在世界范围内采用更多的植物性饮食可以减少一半以上的温室气体排放。除了改变饮食结构，提高农业生产技术和管理水平，减少粮食损失和浪费也是限制粮食系统环境影响的必要条件。

“如果这些措施得到全面应用，许多之前预计会增加的环境压力可能会得到缓解。”斯普林曼说。

同样，二氧化碳排放不仅影响农业生产，还可能影响人类营养。

全球营养

哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的马修史密斯和塞缪尔迈尔斯及其同事发现，除非采取有效的缓解措施，否则在未来30至80年内，二氧化碳浓度预计将超过550 ppm(百万分之一)，这可能会降低许多主要作物的铁含量。

、蛋白质和锌含量减少3%~17%，从而影响世界多地的人类营养状况。

“多年来流行的理论是，较高的二氧化碳导致植物更快生长，这有利于碳水化合物的形成，而其他重要营养物却有可能被高碳水化合物所‘稀释’。”Smith告诉《中国科学报》记者。

实际上，目前全球人口的营养状况已不乐观。《世界粮食安全和营养状况》报告显示，有近1.51亿5岁以下儿童因营养不良而身材矮小，远低于各年龄段的身高标准。国际组织呼吁采取措施为人们获得有营养的食物提供保障，并打破营养不良的代际循环。

Smith提到，决策者应当监测其食品供应的营养含量，并在必要时采取行动，例如重视作物强化或营养补充计划，以及鼓励饮食多样性等。

中国农科院生物技术研究所副所长张春义提到，早在2004年5月，农科院便针对微量营养素摄入不足造成的隐性饥饿问题，启动了中国作物营养强化项目，致力于筛选、培育、评价和推广富含微量营养素的营养强化作物新品种。

“生物强化对改善人民健康水平、提升生活质量十分重要，过量摄入低营养高能量食物是导致肥胖症、糖尿病和心血管疾病的主要原因，迫切需要全社会关注营养健康。”农科院作物科学所所长刘春明告诉《中国科学报》记者。

刘春明团队日前在国际上首次发现了一种可用于培育高营养水稻的新型育种材料。

“水稻的糊粉层是水稻高蛋白、不饱和脂肪酸、维生素、微量元素的主要储存场所。我们筛选的糊粉层加厚水稻品系跟普通全米比较蛋白质、维生素、膳食纤维、锌、铁、钙增加了30%~300%；跟白米比较增加了2~10倍。”刘春明说。

研究人员将诱变过的种子从中间切开，利用不带胚的一半分析其糊粉层厚度，带胚的一半保留获得后代，共筛选了近3万粒种子，获得了这种糊粉层加厚的品系。相关成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。

但推进营养型农业产业发展，“需要全社会关注、进行科普知识教育、政府的扶持和支持、企业参与才可以实现”。刘春明说。

“虽然，我们无法预测未来的饮食会发生怎样的变化，也无法捕捉到数十亿人日益恶化的健康状况，但无论如何，全球减排努力将是帮助避免潜在危害的最直接方式。”Smith说。