傅向东：绿色革命，叩开人类与作物共同追求的未来之门( 二 )

经历四十多年的努力，人们才揭示了绿色革命之谜，原来绿色革命的本质都归于赤霉素的效应。
赤霉素是什么？它是一种植物激素。它是怎么来促进调控植物生长发育？原来植物内存在着一类植物抑制因子，叫做DELLA蛋白，它的功能相当于“刹车” ，当蛋白积累以后，就阻遏了植物生长，这个时候植物就变矮了，而赤霉素相当于一个“油门” ，它能够促进DELLA蛋白降解，来解除这种阻遏，作物就长高了。
前面我们提到的带来绿色革命的半矮杆的水稻、小麦，研究发现都是由于DELLA蛋白的功能增强所导致的，而且非常有意思，我们大家熟悉的要酿造香槟酒的葡萄，也是由于DELLA蛋白突变导致的。所以说，一个基因改变了一个世界。
我们不仅就要问：为什么矮杆品种能够增产？原来产量是由分蘖数、穗粒数和粒重三个主要因素决定的，而这三个之间又是相对独立、相互依存、相互制约的一个矛盾的统一体。
【傅向东：绿色革命，叩开人类与作物共同追求的未来之门】通常来讲，如果增加了分蘖数，往往会导致穗粒数的减少，而增加穗粒数又会导致粒重的下降，而我们的研究发现，矮杆品种DELLA蛋白的积累，导致的植株变矮了，它的单株的产量也下降了，而为什么会增产？原来在密植的条件下，施肥能够增加单位面积的分蘖数，解决了群体条件下产量三要素的矛盾，大幅度提高了单产。绿色革命成功，与我们大家倡导的集体主义的价值取向非常相似，牺牲个人成就集体，让有限的土地产出更大的效益。
正因为这些突出的优点，所以矮杆基因一直主导着水稻小麦的育种，目前超过了70%以上的品种，都带有绿色革命基因。
绿色革命的矮杆品种还有一个特点，它的株高对氮肥不太敏感，也就是说我们施更多的肥，植物也不会倒，所以在农业生产上大量施肥来提高粮食产量，这是我们现在通用的办法。
四十多年来，我们中国化肥施肥量的走势，虽然近几年我们的施肥量有所下降，但是2021年我们的化肥使用量仍然超过了5 ， 400万吨，占了全世界化肥消费量的1/3 。
目前我们农作物每公顷投入氮肥量达到506公斤，是全世界平均水平的三倍，远远的超过了西方发达的国家。而植物本身的吸肥能力并不强，像我们主要农作物，吸肥的能力还不到40% ，绝大部分都流入了江河湖海等水体，造成了环境污染。所以减肥增效是我们当前农业可持续发展面临的一个巨大挑战。
我们不禁要问，为什么矮杆品种对氮肥有依赖？我们研究发现，氮肥的利用效率与株高是正相关，就跟我们人一样，个子高的人因为消耗更多能量，所以需要摄入更多的食物；相反，个子矮的人消耗少了，吃的也就少了。DELLA蛋白的积累不仅让植物变矮了，同时也让植物吸肥能力下降了，就导致的矮杆品种需要更多的肥料才能够获得高产。
因此从生态的角度来说，第一次绿色革命不可持续，我们需要一场真正的、农业上的绿色革命。