完美的球场对世界杯草坪草的研究可能有助于农作物以更少的产量获得更高的产量

草是出了名的有弹性。但是雀稗，一种更广为人知的海滨雀稗，可以承受多种多样的压力，而且致命程度足以与骆驼和仙人掌相媲美。

盐度?它仍然值得它的盐。干旱?不渴。热?没有汗水。寒冷的?它可以冷却。

在2022年世界杯期间，22名足球运动员在中东的沙漠气候中冲刺、踢球和滑行如何?游戏开始。

商业品种的海滨雀稗遍布卡塔尔的每一个球场。在那里，它经受住了梅西、姆巴佩和内马尔每一次带着钢制防滑钉的脚步，每一个阳光灿烂的日子，气温都攀升至80华氏度的高温。

多亏了内布拉斯加大学林肯分校领导并发表在《自然通讯》上的一项新研究，海滨雀稗可能很快会帮助实现另一个目标：种植的农作物产量更高，而肥料更少，肥料对农民、生态系统和饮用水造成了成本。

自20世纪中叶以来，全球对肥料的使用量，尤其是对植物生长至关重要的氮和磷的使用量猛增，大约在那个时候，十几岁的贝利率领巴西夺得了第一个世界杯冠军。事实证明，海滨雀稗也不需要太多这些营养。这使它有别于它的一些令人惊讶的近亲：玉米和高粱，以及其他草类作物。

在对耐寒草的完整基因蓝图进行测序后，一个多机构研究小组发现了植物禁食技术背后的一整套技巧。更重要的是，研究人员设法在玉米幼苗中重现了这些技巧，玉米幼苗的反应是比其他缺乏营养的未改良幼苗长得更快、更大。

“我们终于开始了解是什么让这种植物如此有弹性，”该研究的作者之一、内布拉斯加州的查尔斯·O·加德纳农学教授詹姆斯·施纳布尔说。

在内布拉斯加州创新温室的一次令人印象深刻的展示之后，该物种真正开始引起Schnable和他的同事们的兴趣，在那里它似乎并不在意它的看守人是否忽视了它。

“有一段时间没有人记得给雀稗植物浇水几个月，”施纳布尔说。“但这种植物完全没有问题。事实上，它通常长得太快了，以至于它会试图侵入邻近植物的花盆，温室经理不得不对我或我实验室的人大喊大叫，让我下来修剪它。“

内布拉斯加州的博士校友、前博士后孙光超也注意到了这一点。他决定通过一项实验来检验海滨雀稗的恢复力，将其与玉米和高粱一起在多种条件下种植数周。当玉米和高粱被剥夺氮或磷时，它们的发育迟缓就表明了这一点。与此同时，海滨雀稗继续“快乐地生长”。

幸运的是，Schnable实验室还与能源部联合基因组研究所、佐治亚大学和HudsonAlpha生物技术研究所合作绘制该物种的基因组图。这些进步为更详细地研究海滨雀稗的耐受性扫清了道路。

后来对其基因和基因表达的分析表明，这种草通过将一种叫做海藻糖的含糖分子的产量增加一倍来应对营养缺乏。尽管玉米和高粱自然会产生一些这种分子，但研究小组发现这两种营养匮乏的作物的产量没有变化。

虽然这一发现表明海藻糖在植物的复原力中起着核心作用，但Sun和团队仍在努力寻找可以承担更高举证责任的证据。“如果，”他们想，“我们可以增加玉米中的海藻糖，然后观察结果呢?”但事实证明，将海藻糖直接施用于作物是无效的。

“所以我以相反的方式考虑它，”现在在梅奥诊所担任生物信息学家的孙说。“如果我不能为植物提供海藻糖，如果我停止它在这些植物中的降解呢?”

他求助于一种可以抑制负责降解海藻糖的酶的抗生素。该计划奏效了：抑制这种酶会提高玉米中海藻糖的含量。几天之内，他注意到庄稼长得更快了——不管它是否缺乏营养。结果令孙大吃一惊，他很快又重复了多次实验。每一次，玉米都以同样的方式回应。

但该团队有理由怀疑这种耐受性也依赖于自噬——Schnable称之为植物细胞中的“回收计划”，它会分解旧的或受损的蛋白质，然后将它们重新组装成新鲜的、有功能的蛋白质。最终，研究人员开发出一种玉米突变体，这种突变体缺乏参与回收最后阶段的能力。即使海藻糖过剩，突变体在缺乏氮或磷时也无法茁壮成长，这表明自噬是恢复力的一个同样重要的方面。

“还有其他事情要做，”孙说，然后团队解决了海滨雀稗世界级耐受性的全貌。不过，他认为研究人员确定编码更高海藻糖的基因只是时间问题。

“如果你能(将该基因组区域引入)其他优质玉米品种——比如一些产量高但对营养胁迫非常敏感的玉米——也许现在你会同时获得高产量和高抗逆性，”他说。

目前，Sun说他很高兴能够为团队的成就感到高兴。在真正的世界杯时尚中，得知该团队的研究已被接受发表时，我们不禁流下了眼泪，也抱了几个拥抱。那么为何不?2022年世界杯的资格赛可能在2019年开始，但研究团队早在一年前就开始了这个项目。

“这是一段漫长的旅程，”孙说。“老实说，它也增强了我的韧性。”