学者提出应对粮食安全危机和气候变化的解决方案

近日，基于土壤健康与气候韧性是全球农业可持续性发展的核心问题，中国科学院华南植物园研究员鲁显楷团队在《国际生物大分子杂志》（International Journal of Biological Macromolecules）上发表综述文章，提出把根际工程作为应对全球变化下粮食系统多重挑战的解决方案。

传统的单一农业种植模式依赖大量化肥和杀虫剂的投入导致土壤质量和微生物多样性降低，最终损害长期可持续发展。相比之下，根际工程通过整合植物遗传学、微生物群落调控和核酸技术创新（包括基因编辑与合成生物学）来重构植物-微生物-土壤相互作用，提供了一种变革性的解决方案。该方案有助于养分获取、碳固存、病原体抑制和污染物去除。

鲁显楷团队在国家重点研发计划等项目的资助下，通过对比自然根际与工程化根际特征，并融合跨学科的见解，揭示了同时改造根系性状与微生物群落的实践潜力。通过优化互作，根际工程可支撑有弹性的作物系统，使其能够应对CO₂浓度升高、氮沉降、气温上升及降水异常等气候胁迫因子。这一集成框架可同步实现作物生产力提升、植物保护强化及环境修复优化，为粮食安全与生态可持续性提供了一条可拓展的途径

综述文章的一个关键结论是，当微生物技术创新与宿主植物基因型优化相结合时，根基工程可以显著增强养分循环和碳固存，特别是在退化和气候敏感的土壤中。文章强调，基于CRISPR基因编辑、RNA干扰及宏基因组引导工程等核酸技术手段，可实现对根际功能的精准调控，为作物可持续改良开辟新路径。此外，该研究呼吁决策和研究机构优先支持以下关键领域：开展田间尺度技术验证、制定生物安全规程以及将根际设计理念融入更广泛的农业生态实践。

该研究结果强调未来发展应超越传统投入密集型的农业模式，转向基于生态原理与分子创新的生物智能系统。根际工程的提出不仅是在概念上有突破性进展，更为应对21世纪农业面临的诸多挑战提供了一种可应用可推广的解决方案。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143194