天啊嚕！那個chemist對小麥做了什麼？

（轉載請聯繫作者並支付稿酬，本文所述文章詳見Chemical intervention in plant sugar signalling increases yield and resilience，題圖為文章通訊作者，牛津大學教授Benjamin G. Davis）

去年年底的時候，有個英國化學家在《自然》上發了一篇文章。這篇滿是化合物合成路線質譜核磁的文章卻說了這麼一件事，拿他這東西噴一噴，就能讓小麥增產20%。要知道在我國分別拿了國家最高科學技術獎的雜交水稻和雜交小麥，所帶來的增產也是15%~20%的水平。以後英國人對世界美食的貢獻，除了fish and chips和仰望星空派，說不準還要加上這個神奇的噴噴呢。

人工合成的T6P前體[Griffiths et al. Nature 540, 574-578 (2016)]

那麼英國人到底給小麥噴了什麼東西呢？看了上邊的圖可能好些人要懵逼了，這到底是個啥？歸根結底呢，這是一種糖。先看那兩個連在一起的環，如果單是這個東西，大家一定不會太陌生，它叫海藻糖，妹子們可以看看你們化妝品的成分表，很多都會有這個的。在海藻糖上邊接著一個P，這是一個磷酸根，合起來叫海藻糖-6-磷酸，簡稱T6P。T6P是今天故事的主角，後邊他的戲份很多。然後就是磷酸根上邊的那個小帽子，大家不用關心他到底是什麼，只要知道用紫外線一照，這個小帽子就會掉下來。這樣給小麥噴的東西就清楚了，它是一個會在紫外線照射下變成T6P的分子。

T6P和植物很早就在一起了，早到地球上第一次光合作用發生的時候。那時候，海藻糖和蔗糖都是光合作用最主要的產品，而T6P則是生成海藻糖之前最後一個中間環節。直到今天，除了藻類之外，在一些孑遺的陸生植物中，依然有大量的海藻糖存在，比如大家熟知的九死還魂草——卷柏。到了更高等的植物中，海藻糖漸漸把他的任務都交給了蔗糖，留下了T6P，就是這個磷酸化的海藻糖，和蔗糖一起戰鬥。

儘管在植物中，蔗糖的濃度比T6P高上千倍，但這絕不影響T6P的關鍵地位。他就好比一個植物營養狀況的指示牌：T6P含量高，就意味著植物容光煥發，碳源充足，狀態良好，那麼植物就會把糖類積累下來，或者轉運到其它的組織器官中——比如灌漿中的種子，這樣就會使種子更加的豐腴圓潤飽滿好吃，產量變高；T6P含量低，就意味著植物面臨著<劃掉>嚴重的<劃掉>威脅，之前積累的餘糧要釋放出來，其它應對脅迫的功能也要趕快開啟，共度難關。

既然是這樣就不難想到，狡猾的人類一定會試圖通過從外邊加入一些T6P，來誘使植物把糖類積累下來，而不是白白地消耗掉，從而達到他們增加產量的目的。那麼問題來了，T6P是在海藻糖上加了一個磷酸根，這使得它赤果果地帶著一個負電荷，通常來講，這類帶電荷物質是很難穿過脂質的細胞膜進入到細胞內部的。此外前邊說過，T6P其實是生成海藻糖時的中間產物，當大量外源的T6P進入到細胞中時，相應的酶會迅速把T6P變成海藻糖，以維持內部的平衡。

每管20粒，可以看到噴洒T6P前體後穀粒變大了不少[Griffiths et al. Nature 540, 574-578 (2016)]

於是乎（此處應有背景音樂），化學家出場的時刻到了，通過化學修飾的手段，可以給那個帶電荷的磷酸根戴上一個帽子，幫他穿透細胞膜進入細胞內部，在經由紫外線照射恢復它本來的面目。另外一點，我們知道陽光當中就含有紫外線的成分，但是強度較弱，化學家恰好利用了這一點，讓進入細胞內部的分子分批次地慢慢把帽子摘下來，達到一個緩釋的效果，一次施用，長期有效。而在後面的實驗中，他們發現不僅光緩釋T6P可以增加小麥的產量，而且可以幫助小麥從乾旱中恢復起來，這也是T6P自己所具有的神奇功能了。

農諺曰，水大肥勤，不用問人。要讓莊稼長得壯收得多，澆水施肥是眾人皆知的方法。然而大水漫灌和農家肥的增產極限早在幾個世紀前就已經達到，寄希望於這個的只有崔永元和他的信徒們了，近代以來，歷史的車輪都是由科技革命來推動的。化學家上一次大幅度地幫助農業增產拯救人類，應該是哈伯從空氣中合成出氨來了，這使得人們擺脫了對天然氮肥的依賴。化肥的施用加上育種方式的進步，共同引領了近百年畝產、單產的進步，然而可以預見的是，這一代方法的極限也已經快要達到了。那麼之後要怎樣滿足人們對農作物日益增長的需求呢？不管你承不承認，轉基因一定是一個必選項。而我們今天說到的這篇文章，從某種意義上給出了另一個可選項，就是通過人工合成的小分子直接操縱植物的信號通路，達到增產或者抗逆的目標。嚴格來說，這篇文章的方法並不能說有多高明，所用到的小分子成本很高，本身實用價值並不大，但這並不妨礙它為我們打開了一扇新的窗子，後面的人一定會做的更好噠。

就用這篇文章作為這個小小專欄的開篇吧，以上。

（本文同時刊載於微信公眾號「bingo伯伯的花房子」）

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