苏《在国外》杂志转载法刊文章：《为了使作物不需要肥料》 [复制链接]

    【本刊讯】苏《在国外》七月八日至十四日一期以《为了使作物不需要肥料》为题刊登法《科学与未来》一篇文章，摘要如下：
    （原文提要：栽培作物追施氮肥对于增加农产品生产具有极为重要的意义。没有氮不能合成蛋白质，而没有蛋白质则不能构成活细胞。但是，生产肥料是一件极费钱的事，须要消耗大量的能。而且使用时考虑不周还往往污染环境。
    如何解决这些问题呢？据许多科学家认为，应该把希望放在使作物“学会”独立地或者与其他生物一起从空气中吸收氮。每平方米地球表面的上空大约含有八吨这种物质，然而，只有为数不多的作物能够“直接地”以它为营养料。
    因此，正在研究许多方法来提高大气氮吸收的效率。大概其中一个最有前途，显然也是一个最困难的方法，就是将特殊固氮菌中的专司吸收空气中这种气体的遗传单位移植到禾本科作物的遗传器官，以便它们能够自己给自己“施肥”。）
    今天是什么东西在限制农产品的生产呢？主要原因是氮不足。
    普通的作物不能利用空气中的氮使自己发育，就象人不能用海水来解渴一样。为什么呢？因为氮惰性很大。在它的分子里有三键，要使这种分子分裂成原子必须消耗许多能。作物能吸收的只是不太牢固的结合氮，如氨和硝中的氮。各国际机构、政府和实验室都在向往培育出能够直接吸收大气氮的新品种作物。怎样使细菌摆脱“懒惰”？有些种固氮菌同作物共生，有些是独立的。如果要谈利用共生的固氮菌，那么，我们便会遇到极其明显的障碍，因为农作物不能只局限于一些豆科作物，这类作物有自己的固氮菌。也还需要禾本科和许多其他作物，它们没有这种“仆人”。
    在这种情况下不能利用独立存在的细菌吗？例如，固氮菌。这种菌存在于露天里，能够利用大气氮制造氨。只要将固氮菌培养物播种在田里就可以在土壤中直接生成肥料。为此进行的试验没有取得足以令人信服的结果。其原因是清楚的。要使这种结实得要命的氮分子分裂，“力不大”是不够的，而那些付出这种力的菌则需要相应的营养。然而，这种菌又不能直接利用太阳能，所以需要以有机物的分解产物来给它提供营养。但是，土壤中这种物质不多。所以细菌得不到足够的营养，就不能做这些工作。
    只有某些细小的藻类既能进行光合作用，同时又能固氮。所以生长很快，人们正大力研究以这种藻类作为一个可能的蛋白质来源。
    但是，藻类不长在土地中，而长在“水庄稼地里”。那种生活在土里，直接靠太阳取得能和产生大量的氨的细菌，是没有的。因此应当回到通常的生物学过程和研究怎样能提高它们的效率。
    巴西农业研究所的道勃雷奈尔博士做出了惊人的发现。他证明，有一种固氮菌能同热带粮食作物的根共生。的确，这指的不是真正同根瘤生成物的共生，然事实本身是足够令人震惊的。
    况且稍后又发现了一个更加有意思的现象，即固氮菌同小麦和玉米等一些禾本科作物品种共同生存。问题的可能解决方案是不是就在这里呢？
    然而，现在应该持慎重态度，因为在这里真正的共生是没有的，微生物分泌的氨很不多（可是法国全国科研中心的科学家证明，有些品种的稻在根部固定相当多的氮）。然而，完全有可能的是，将来会在作物根部附近无数的菌丛中发现所需类型的细菌。由此到促进这种共同存在，从而将可以供给作物以必需的氮的这样一种设想，只是一步之遥。可以试试培育新的固氮菌。改变遗传分子生物学，例如遗传工程学方面的新成就，能够为培育这些新类型的细菌开辟道路。
    现在已有办法可以将单独的遗传基因由一种作物的细胞移植到另一种细胞。鉴于整个生物固氮体系都受遗传控制，所以可以考虑将来能研究出某种遗传“工艺”，来培育各种各样具有吸收氮的能力的作物品种。目前这还仅仅是理想。但这方面的初步研究表明大有希望。
    一切是从弄清了有的基因能控制产生分裂氮分子的酶，而从自己固氮开始的。于是生物学家利用基因移植方法，来将基因引入各种作物。
    一个最令人震惊的成果，是于一九七二年由英国研究人员犹克逊和波斯特盖特取得的。他们成功地将取自肺炎杆菌的基因移植到非固氮菌大肠杆菌内。这样一来，他们就培育出了一种能固氮的大肠杆菌新变种。自然以后进行了大量的这类实验。
    有没有可能将固氮基因补植给禾本科作物的细胞呢？这样禾本科作物就可以独立地产生本身发育所必需的氮化合物。迄今这类实验在西方还没有做过。解决这个问题需要谨慎。豆科作物根部的根瘤产生氨是以根瘤菌不仅仅存在一种所需的基因为条件的。由于共生的关系，在这里起作用的是些复杂得多的系统。所以不但须要移植所需的基因，还应当创造一种完整的新的代谢系统。
    这方面理论上不存在什么不可能，然而实际上目前没有人在探索实现这点的可能性。可是应注意到，控制遗传的技术，整个这种遗传“工艺”才是刚刚迈出最初的几步。总之，存在着许多途径可提高生物固氮的效率。一些多少属于传统性的途径应在相当短的时期内取得满意的结果。