【农科智库编译】不依赖光合作用的“电农业”有望缩减耕地面积

摘要：光合作用在捕获能量方面效率极低，植物吸收的光能中只有约1%能在植物内转化为化学能。发表在Cell Press旗下《Joule》(焦耳）上的一篇论文中，美国生物工程师提出了一种全新的食品生产方法，称之为“电农业”。这项技术的核心是利用太阳能驱动的化学反应来替代自

光合作用在捕获能量方面效率极低，植物吸收的光能中只有约1%能在植物内转化为化学能。发表在Cell Press旗下《Joule》(焦耳）上的一篇论文中，美国生物工程师提出了一种全新的食品生产方法，称之为“电农业”。这项技术的核心是利用太阳能驱动的化学反应来替代自然界的光合作用，从而更高效地将二氧化碳转化成植物可以利用的有机分子。通过对植物进行基因改造，使其能够吸收这些有机分子。研究人员估计，如果美国所有食物均采用“电农业”的方式生产，农业所需耕地面积将减少94%。该技术同样适用于在太空中种植食物。

电农业也意味着可以用多层建筑取代传统农田。在建筑物的表面或周围安装太阳能电池板，用以捕捉太阳能，并驱动二氧化碳和水发生化学反应生成醋酸盐。随后，将醋酸盐用作水培植物的养分。这一过程同样适用于培育蘑菇、酵母和藻类等植物。通过这种方式，研究团队已经将转化效率提升至约4%，比传统光合作用的效率高出3倍。由于整个过程更为高效，与食品生产相关的二氧化碳排放也相应减少。

为了实现让植物以醋酸盐为养分进行生长繁育的目标，研究团队借鉴了植物萌发期间分解储存在种子内的营养物质的代谢路径。一旦植物开始进行光合作用，这条代谢路径通常会被关闭。然而，通过重新激活这条路径，植物就能够利用醋酸盐作为其能量和碳源。

该团队最初的研究对象重点是西红柿和生菜，计划在未来转向木薯、红薯和谷物等高热量主食作物。目前已经设计出除了光合作用外还可以利用醋酸盐的植物，但最终的研究目标是培育出完全依赖醋酸盐获取所有必需能量的植物，即这些植物将不再需要任何形式的光照。

原文来源：每日科学

编译：北京市农林科学院数据科学与农业经济研究所