全球变暖正在给全球农业带来问题——现在，科学家认为让植物根部适应高温可以保护粮食安全。乔治亚大学植物生物学副教授、植物生理学家、计算机科学家亚历山大·巴克希说：“当世界上出现问题时，人类可以移居。但是农作物能怎么办呢？

 

“农作物的方法是：‘改变基因组来生存’，全球的植物都在全球变暖的背景下适应并进化。”

 

尽管全球气候不断变化，我们仍能种植足够的食物来养活人口，并能用土壤固定大气中的碳元素（这步对每个物种的生存都至关重要）。目前，几位气候科学家对未来的粮食安全状况做出了重大预测——南半球因功能农业发展不足将会受到北半球污染、过度开采等情况带来的一系列影响。

 

同时，几位科学家预测，当雨水并不能按照预期降落，产生土地干涸、全球热循环波动时，受到民众关注的饥荒问题如何解决。

 

通过技术改良植物根部

 

亚历山大及其同事介绍了根性状数字成像（DIRT/3D），这是一种基于图像的 3D 根表型分析平台，可以测量（使用 Shovelomics 技术挖掘的）成熟田间玉米根冠的 18 种结构特征。

 

“生物学家主要研究一种最常见的根结构——我们称之为显性表型基因。”亚历山大说。

 

“但人们忘记了其它的表型基因。它们可能有其它的功能和角色要履行。我们之前称之为无功能性的基因。现在我们的系统将借助3D成像研究这些基因组，看看这些根可能具有哪些额外的功能。”

 

在亚历山大团队的实验中，该系统可靠地计算了 12 个玉米基因型的所有性状，包括轮距和节根的数量、角度和直径，与手动测量的一致性为 84%。

 

这对农民和气候科学家意味着什么？

 

科学家将帮助农民的作物适应在不断变化的气候中生存。

 

使用3D系统对根进行成像的技术可以很快将他们的数据上传到一项名为 PlantIT 的平台上，该系统可以执行（与亚历山大和他的团队在他们最近的论文中描述相同的）分析，提供从年轻节根长度到根系偏心率等一系列特征的信息。

 

这些数据的收集可以让研究人员和专业的育种师比较来自相同或不同植物的根系。

 

项目主任大卫·贝伯森（David Babson）说，“用科学技术为农民提供功能性种植工具”是这项工作的目标。

 

“3D技术使研究人员能够识别作物中新的根系特征，并培育出具有更深、更广泛根系的植物，”大卫说。

 

“这类技术的发展将有助于减缓气候变化和恢复气候，同时也为农民提供低成本和提高生产力的工具。我们很高兴看到宾夕法尼亚州立大学和乔治亚大学的团队取得的进步。”

 

未来人类没有足够食物的问题是显而易见的，但现在所有人都回避去探讨这个问题。

 

“3D技术帮助我们在一个逐渐变热的星球上生存并设法获得足够的食物，”大卫说。

 

“未来人类食物短缺的问题总是存在的。这个星球可能不再会为每个人生产足够的食物，我我们希望作为科学家，可以通过开发更好的适应干旱和固碳的功能性植物来避免这一天早日到来。”

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翻译：中国农业国际合作促进会功能农产品委员会国际商务专员 吕心童

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