加州大学河滨分校:这些植物在没有阳光的黑暗中生长。方法如下。

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当你第一次了解光合作用时,把你的思绪放回你的五年级生物课上,光合作用是植物利用阳光的能量将二氧化碳和水转化为葡萄糖作为食物的过程。失去阳光,你今年春天种的西红柿不太可能持续很长时间。

在日益狭窄的城市地区解决全球粮食需求时,这可能会带来重大挑战,在这些地区,种植室内植物的能源成本可能很高。阳光也是在火星和月球等离地地点种植食物的主要障碍。然而,科学家们最近开发了一种过程,可以让植物在根本不需要阳光的情况下生长,这可能会颠覆我们对农业未来的看法。

在6月23日发表在《自然食品》杂志上的一篇论文中,加州大学河滨分校特拉华大学的一组研究人员创造了一种人工光合作用方法,将二氧化碳,电力和水转化为乙酸盐,这是一种植物可以食用的替代化学物质,而不是葡萄糖。使用这种方法,植物完全在黑暗中生长,该研究的作者甚至发现该过程比某些植物的正常光合作用过程效率高出18倍。

“通过我们的方法,我们试图确定一种生产食物的新方法,可以突破生物光合作用通常施加的限制,”加州大学河滨分校化学和环境工程助理教授,该论文的合著者罗伯特·金克森(Robert Jinkerson)在一份新闻稿中说。

该过程的关键是二氧化碳电解槽,这是一种利用电力将二氧化碳转化为乙酸盐的装置。一旦产生化学物质,它就会被稀释并添加到玻璃瓶中,在那里单个植物正在水培生长。总的来说,该过程用于九种植物,包括生菜,大米,青豌豆,西红柿和墨西哥辣椒。该团队还能够用它种植酵母,绿藻和蘑菇真菌。

结果令人惊叹。这些植物能够使用制造丙酮的电解槽在黑暗中生长。使用该方法生长的藻类比太阳能光合作用方法的能源效率高出约四倍。

这是阻止粮食危机迫在眉睫的关键

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该方法并没有将太阳能完全排除在外。事实上,电解槽利用太阳能电池板来获得生产醋酸盐所需的电力。也就是说,它仍然是一种无需阳光直射即可种植植物的创新方法。这可能有助于为全球粮食不安全的日益严峻的挑战提供一种新颖、更有效的解决方案,最重要的是使室内农业设施能够使人们保持生计。

“使用人工光合作用方法来生产食物可能是我们如何养活人类的范式转变,”Jinkerson说。“通过提高粮食生产效率,需要的土地更少,减少了农业对环境的影响。对于非传统环境(如外层空间)的农业来说,能源效率的提高可以帮助以更少的投入养活更多的船员。

加州大学河滨分校植物转化研究中心主任、该研究的合著者玛莎·奥罗斯科-卡德纳斯(Martha Orozco-Cárdenas)补充说:“想象一下,有一天,巨型船只在黑暗中和火星上种植番茄植物——这对未来的火星人来说会容易得多?”

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