全球气温稳步上升将严重打击澳大利亚重要的农业部门。我们的气候已经很容易发生干旱和洪水。气候变化预计将加剧这种情况，导致突然的干旱、降雨模式的改变和强烈的洪水泛滥。截至2020年的20年间，农场利润下降了23%，而且这一趋势预计将持续下去。

如果不加以控制，气候变化将使大规模粮食生产变得更加困难。我们 40% 以上的热量来自三种植物：小麦、大米和玉米。气候变化给这些植物带来了非常现实的风险，最近的研究表明作物可能同步歉收。

虽然我们长期以来一直对农作物进行改良以驱除害虫或提高产量，但到目前为止，还没有一种商业作物能够耐受高温。我们正在努力解决这个问题，试图使大豆植物能够耐受更炎热世界的极端天气。

气候变化对我们的食物构成什么威胁?

据联合国粮食及农业组织估计，到 2050 年，粮食产量必须增加 60%，才能养活地球上预计的 98 亿人口。

农耕季节气温每升高 1°C，水稻产量就会下降 10%。气温上升 1°C可能导致全球小麦产量下降 6.4%。这就好像我们把像乌克兰这样的主要农作物出口国(占战前农作物贸易量的 6%)排除在外。

与动物不同，植物无法躲避高温。唯一的解决办法是让他们能够更好地忍受即将发生的事情。

这些事件已经到来。 2022 年 4 月，印度旁遮普邦的农民因炎热的热浪损失了一半以上的小麦收成。本月，东南亚的酷热天气正在肆虐农作物。

当植物面临极端高温时会发生什么?

植物利用光合作用将阳光和二氧化碳转化为含糖食物。当天气太热时，这个过程会变得更加困难。

更多的热量迫使植物蒸发水分来冷却自己。如果植物失去过多的水分，它的叶子就会枯萎并且生长停滞。植物的太阳能电池板(叶子)在枯萎时无法捕获阳光。没有水，没有能量来制造我们想要吃的水果或谷物。当气温达到 50°C 时，光合作用就会停止。

气温升高会使植物更难产生花粉和种子，并使其开花更早。热量会削弱植物的抵抗力，使其更容易受到害虫和疾病的侵害。

我们的种子作物——从水稻到小麦再到大豆——依赖于有性繁殖。这些植物必须受精(例如，通过蜜蜂和苍蝇授粉)才能获得良好的产量。

如果在受精期间遭遇热浪，植物会更难结籽，农民的产量也会下降。更糟糕的是，高温会导致花粉不育，从而减少植物产生的种子数量。蜜蜂等传粉媒介也发现很难适应高温。

准备我们的农作物

为了给我们的作物提供最好的机会，我们必须使用基因改造技术。虽然这些经常引起争议，但它们是我们应对威胁的最佳选择。

原因是基因改造使我们能够比传统的特定性状育种方法更精确地控制植物的基因组。它也快得多，因为我们可以从一种生物体中分离出基因并将其转移到另一种生物体中，而无需有性繁殖。因此，虽然我们无法通过有性繁殖将向日葵与小麦杂交，但我们可以将向日葵基因转移到小麦中。

几十年来，我们一直依赖一些最重要的粮食和纤维作物的转基因版本。全球近 80% 的大豆都经过基因改造，以提高产量并使其营养更丰富。转基因油菜籽占加拿大和美国产量的 90% 以上，而澳大利亚种植的油菜籽中约有 20%是转基因油菜籽。但到目前为止，我们还没有经过商业化改造以耐热的作物。

实现这一目标的一种方法是寻找耐热植物并将其能力转移到我们的农作物上。有些植物非常耐热，例如活化石千岁兰，它可以在降雨量几乎为零的纳米比亚沙漠中生存。

热冲击和热传感器

植物细胞拥有热休克蛋白，就像我们的细胞一样。它们通过保护其他蛋白质的蛋白质折叠过程来帮助植物抵御高温。如果不存在热休克蛋白，重要的蛋白质就会展开，而不是折叠成适合其工作的形状。

我们可以尝试加强这些现有的热休克蛋白的功能，以便细胞能够在更热的条件下保持功能。

我们还可以调整充当热传感器的基因的行为。这些基因充当主开关，通过召唤保护性热休克蛋白和抗氧化剂来控制细胞对热的反应。

在我们的实验室中，我们通过强化这些热感应主开关基因来改造大豆植物。表达较高水平的该基因的大豆植物的保护作用显着增强。在短暂而强烈的热浪条件下，这些转基因植物枯萎得更少，产生更多有活力的花粉，结构畸形更少，并且在热应激条件下产量更高。

小麦呢?

虽然我们已经习惯了转基因大豆，但我们还没有接受改变小麦这一最重要的主粮作物的必要性。

热浪给小麦带来了类似的问题，但社区不接受。对改良小麦的抵制非常强烈。

在实验室中，大学和农业公司的研究人员已成功改良小麦以耐受更高的热量。但这些变化都没有影响到田间种植的农作物。

如果我们要在更炎热的星球上养活不断增长的人口，这种情况就必须改变。