地球正在变暖。不仅如此，它也变得越来越拥挤。这给地球上的每个人和事物都带来了问题。面对全球气候变化，农民将面临两项独特的挑战：作物需要承受更热、更干燥的条件，而农场需要养活更多的人。我们炎热、拥挤的未来的独特问题需要独特的解决方案。
恰在此时，研究人员本周宣布，他们发现了一种方法，通过在基因层面改变植物，使其更有效地利用太阳能，从而提高作物产量。科学家们希望这将有助于农民满足日益增长的人口的需求。“我们的目标是让这惠及世界各地的贫困农民，”参与该项目的研究员之一Krishna Niyogi告诉《大众科学》。“常规的育种方法无法让我们做到这一点。”
为了提高作物产量，科学家们首先必须克服植物的天然防御系统。当植物吸收的阳光超过其承受能力时，其细胞就会启动一个过程来处理所有这些过量的光能。这个过程被称为叶绿素荧光非光化学猝灭（NPQ），它使植物能够将过量的光能以热量的形式释放出来，以免被烧伤。当太阳移动，阴影再次覆盖植物时，NPQ会减慢。但这需要一段时间，在这段时间里，NPQ正在放松，光合作用仍然缓慢。
这是植物经过长期演化形成的天然防御机制，对植物本身来说是件好事。但农业并非放任植物自行发展。农业是为了人类的最大利益而利用植物。而二十一世纪的农业则是为了发展作物和耕作方法，以帮助不断增长的人口应对气候变化的影响。NPQ对农业的缺点是，它使作物植物错失了大量可以用来制造更多糖——以及水果、蔬菜等——的能量，而这些能量是通过它们吸收的二氧化碳产生的。因此，科学家们想知道他们是否可以改变NPQ，以便更好地利用这些损失的能量。
来自多个研究机构的科学家团队找到了一种方法，可以在烟草（Nicotiana tabacum）植物中调整与NPQ相关的基因，使其在不再暴露于烈日下时，NPQ能够更快地放松或停止。这些改变导致参与减缓NPQ过程的三种蛋白质的产量增加。通过加快NPQ的放松，研究人员将烟草植物的光合作用效率提高了约15%。
那么，这意味着我们会多出15%的烟草吗？不。“我们当然不是以提高烟草产量为目标，”Niyogi说。“我们使用烟草是因为它在实验室里很容易操作，而且它的冠层结构与粮食作物相似。”目前这只是一个概念验证实验，意味着科学家们只是想向世界展示这是可以做到的。Niyogi说，由于他的团队的方法使用的是所有植物都存在的基因和蛋白质，因此这些结果可以应用于许多作物——特别是木薯、高粱和水稻等全球主食。因此，如果这项技术在其他植物上得到进一步研究的验证，它就有可能在全球范围内使用，帮助许多人实现粮食安全。
“这太令人惊叹了，”未参与这项研究的加州大学洛杉矶分校生物化学家Sabeeha Merchant告诉《洛杉矶时报》。“如果这项技术能被应用于我们所有的粮食、饲料和燃料作物，那么它肯定能满足我们十年或更长时间的这些农产品需求。”
