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      海水稻為什么可以用海水澆灌?

      2017-03-09 21:36:12單少杰
      科學大眾·小諾貝爾 2017年2期
      關鍵詞:鹽濃度鹽堿地海水

      單少杰

      “鋤禾日當午,汗滴禾下土。誰知盤中餐,粒粒皆辛苦。”水稻可謂是“勞苦功高”,它養(yǎng)活了全世界1/3的人口。我們知道,水稻都是種植在淡水中的,不過今天要介紹的這種海水稻不但可以種在鹽堿地里,還能直接用海水澆灌,甚至被海水泡一段時間都沒問題。2016年10月,袁隆平院士頻頻為海水稻發(fā)聲,并設定了一個小目標:畝產(chǎn)300千克。那么,問題來了:海水稻為什么可以用海水灌溉?專家們?yōu)楹螌K救绱饲嗖A?它究竟有何神通?

      鹽堿地和海水為什么不能種地?

      海水稻和普通水稻最大的不同之處就在于它可以生長在鹽堿地,還可以用海水澆灌。那么,為什么鹽堿地和海水不適合種地呢?

      鹽堿地和海水有個共同之處,就是“鹽”多。這里的“鹽”并不僅僅指食鹽——氯化鈉,還包括很多其他的鹽,如氯化鈣等。雖然鹽是生物生存的必須物質(zhì),但是過猶不及,鹽多了也是一種危害。

      一般的土壤,土壤溶液里的含鹽量低,細胞內(nèi)含鹽量高,水是從土壤向細胞方向流動,植物才能喝飽水,生長的過程中能夠充分吸收水分。而在鹽堿地或者海水里,細胞外的鹽濃度高于細胞內(nèi),水反而是從細胞內(nèi)向細胞外流動的,這樣即使周圍環(huán)境不缺水,植物的根也吸不到水,植物就這樣慢慢地渴死了。就像你吃東西一樣,吃什么吐什么,而且還把胃里僅存的東西吐出來,很容易就會餓死、渴死。此外,隨著時間的推移,植物根系的細胞膜逐漸被破壞,環(huán)境中大量的鹽離子涌入細胞內(nèi),會打破細胞正常的新陳代謝,引起植物中毒,導致植物畸形或死亡。所以,普通水稻不能種在鹽堿地或用海水澆灌。

      海水稻是怎么在海水里生存的?

      那么,海水稻是怎么在鹽堿地和海水里生存的呢?它究竟是如何應對這一不利條件的呢?

      植物應對高鹽的辦法不是沒有:一是減少失水,二是降低鹽毒。

      前面說過,植物在高鹽環(huán)境中失水是因為環(huán)境的鹽濃度高于細胞內(nèi)的鹽濃度,那么假如植物提高細胞內(nèi)的物質(zhì)濃度,就能在一定程度上降低細胞的失水。這樣,植物就能吸收水了。對于有毒的鹽離子,有的植物選擇“避鹽”,即想辦法把進入細胞的鹽離子排出去,有的植物則選擇“耐鹽”,即將進入細胞的鹽離子集中儲存在液泡等地方或做別的處理,不讓它們在細胞內(nèi)四處搗亂。

      至于海水稻的耐鹽機理,雖然對它的研究還沒有那么透徹,但也不外乎以上的手段。

      海水稻是轉(zhuǎn)基因生物嗎?

      最后,也是普羅大眾最關心的問題,海水稻是轉(zhuǎn)基因作物嗎?

      當然不是!據(jù)有“海稻之父” 之稱的陳日勝介紹,1986年,他和農(nóng)學教授羅文烈在海邊散步,他偶遇了一株比人還高、看著像蘆葦卻結著穗的植物。羅教授上前察看后認為這是生長在鹽堿地里的野生水稻。于是,陳日勝取下了那株野生“海水稻”上結下的522粒種子,開始了漫長的育種工作。30年的時間,陳日勝從當初的522粒稻種擴展到如今的3 000畝,全國多個地區(qū)開始了試種工作。

      那么,最初的這株海水稻又是怎么來的呢?生物在進化中存在著一定的基因變異,變異的基因又有可能會讓生物出現(xiàn)新的性狀。如果這種性狀有利于植物的生長,那么這種變異就會被保留下來,如果不利于生長,這種變異就將被淘汰。

      鹽堿地雖然不適合稻谷生長,但假如有一株水稻恰好發(fā)生了基因突變,適應了這種環(huán)境,就能在鹽堿地里順利生長下去了。這株變異的水稻就是最早的海水稻。如果你仔細觀察就會發(fā)現(xiàn),即使在不適合植物生長的鹽堿地還是有大量的植物,而這些鹽生植物的祖先都是通過基因變異才獲得了耐鹽堿的本領。

      海水稻,妙處多

      海水稻非常的神奇。它的米粒顏色和普通水稻不同,是紅色的,含有大量的天然可溶性紅色素、淀粉膳食纖維、氨基酸、蛋白質(zhì)、鈣,更含有硒、鋅、鎂、銅、鐵、鉬、錳等微量元素,且含量高于普通水稻,營養(yǎng)價值非常高。還有,海水稻的成功種植,也就意味著鹽堿地和灘涂只要善加改造,就能種植了,這將大大增加我國的耕地面積。

      海水稻還能改善環(huán)境呢。為了防治病害、增加產(chǎn)量,農(nóng)民伯伯會噴灑大量的農(nóng)藥和化肥,一旦使用過度,就將會對環(huán)境造成非常大的困擾,而鹽堿地本身有一定的肥力,海水灌溉還能殺死很多病菌、害蟲,避免了大量農(nóng)藥、化肥使用。生長在灘涂地的海水稻根系深 30~40 厘米,還能起到防風消浪、促淤保灘、固岸護堤、凈化海水和空氣的作用。

      提到海水稻,就不能不提它的科研價值。海水稻之所以不怕鹽堿和海水,說到底是因為它具有耐鹽堿的特殊基因,如果能把這些基因轉(zhuǎn)入其他蔬菜內(nèi),說不定我們還能研究出“海水菠菜”“海水油菜”呢!

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