玉米是人类赖以生存的最重要的大田作物之一，不仅是全球数十亿人口的主食，在动物饲养和制造生物燃料产业也有巨大的需求；随着全球人口的持续增长和经济发展，玉米的需求量一直在增加，但可利用的土地有限，要一直扩大种植面积是不切实际的。若是想要增加产量，该从哪里入手呢？首先让我们先来了解一下玉米的生长条件——

图片来源：Study Finds

阻碍生长的一座大山——低温

玉米其实是一种热带作物，所以它比较喜温，对寒冷的天气十分敏感，对温度的要求比较高。就如今玉米种植情况来说，60%以上的玉米都是在温带气候条件下生产出来的，温带地区种植玉米的一个弊端就是，生长季节平均只有4到5个月，所以一年中大部分时间无法进行种植生产，非常可惜。转基因耐旱玉米为这个客观因素提供了解决办法，不仅能提高现有玉米产地的产量，还能帮助农民在更多非热带地区种植玉米。

图片来源：Study Finds

“翻山”小帮手——Rubisco酶

在玉米的生长中，有一种物质起着举足轻重的作用，就是一种名为Rubisco的酶。Rubisco是作物将大气中的二氧化碳转化为糖的关键物质，2018年发表的一项研究表明，Rubisco酶水平的增加能使植株长得更大、成熟得更快。但在寒冷的天气里，它在玉米叶片中的含量会急剧下降。既然如此，那么增加玉米Rubisco的含量是否可以提高玉米在低温胁迫期间或之后的表现呢？

科学家就此进行了研究。他们种植了大量的玉米植株，并将其分为实验组和对照组。在控制条件下，他们通过转基因提高了实验组植株的Rubisco含量；在低温条件，维持了对照组植株的Rubisco含量。然后他们将所有玉米植株置于25°C(玉米正常生长温度)下生长三周，再把温度降低到14°C继续生长两周，最后他们再次把温度调整到25°C。

结果显示，Rubisco含量高的玉米在所有温度条件下都具有更高的光合速率，能够更好地应对低温胁迫。也就是说，Rubisco含量较高的玉米在遇寒前、遇寒中和遇寒后的表现都好于普通玉米。如此一来，玉米就能够在低温条件下保持生长，产量也将会大大提高。

Coralie Salesse-Smith (左）和David Stern (右)

图片来源：OLEAN TIMES HERALD

研究人员认为，他们的方法也可以用于其他利用C4光合作用途径固定碳的作物，如甘蔗和高粱。他们表示:“我们开发的玉米还没有完全达到抗寒性的最优化，所以我们正在计划下一代的改良。例如，在玉米中添加一种名为PPDK的耐冷蛋白，看看它是否表现得更好，这将是一件非常有趣的事情。”

Reference：

1、GMO corn that tolerates temperature drops could help farmers protect crop yields（genetic literacy project）

https://geneticliteracyproject.org/2020/02/10/gmo-corn-that-tolerates-temperature-drops-could-help-farmers-protect-crop-yields/

1. Cornell researchers: New corn performs better in cold weather（OLEAN TIMES HERALD）

http://www.oleantimesherald.com/news/cornell-researchers-new-corn-performs-better-in-cold-weather/article_b3b91c7f-bd6b-5d98-bc86-cbc58ad00415.html

3、Speedy recovery: New corn performs better in cold（ScienceDaily）

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200129174528.htm

1. Increased Rubisco content in maize mitigates chilling stress and speeds recovery（Wiley Online Library)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.13306