中国科学院老科学技术工作者协会

　　简 报

　　﹝2023﹞ 第十一期（总第782期）

　　中科院老科协办公室      2023年3月2日

　　“ 颠覆传统农业的新兴战略产业”

　　地质地球物理分会组织收看科普论坛

　　地质地球物理分会于2月24日组织会员收看中科院老科协科普论坛“智能化植物工厂—颠覆传统农业的新兴战略产业”。本期科普论坛由中国科学院院士，国际欧亚科学院院士，植物生理学家，生物化学家匡廷云院士做报告。

　　报告内容由浅入深，首先从光合作用谈起。光合作用是绿色植物利用太阳光能，把二氧化碳和水合成有机物放出氧气。在地球上，陆地生态系统的植物以及海洋生态系统的光合生物，它们每年通过光合作用合成了有机物，大约是2200亿吨，相当于人类每年消耗的能耗的十倍。

　　光合作用合成有机物放出的氧气，几乎是地球上所有的生命所需要的食物和氧气的来源。它放出的氧气是地球上大气中氧气的最初来源，当今人类文明所需要的古生物燃料，不管是煤、石油、天然气都是古代植物光合作用直接和间接的产物。

　　光合作用与当今人类面临的能源、资源、环境问题密切相关，但是光合作用研究的核心问题是光合作用的高效吸能、传能、转能机理，其过程是在光合膜上，在其叶绿素蛋白复合体和有关载体中进行的。因此，必须要做光合膜蛋白的生化研究和功能研究。自上世纪80年代到本世纪初，通过大量的试验和理论研究，终于突破了高等植物第一个植物光合膜蛋白捕光叶绿素a/b蛋白复合体空间结构的解析，国际同行认为这是光合作用的一次重大突破。研究发现，高等植物看到是绿色的一片片的麦田、一片片的森林。但是高等植物它进行光合作用主要吸收蓝光和红光，而绿光基本上不吸收，所以绿光反射，我们看到高等植物是绿色的。

　　海洋中的硅藻，它是浮游生物，在海水的深层它吸收绿光包括蓝光，但是它浮到海洋的表面它要抵抗强光的照射，所以它有极强的抗光氧化的能力。通过研究，我们破解了硅藻吸收绿光及抗强光的分子机理。

　　我们研究了从原核到真核，从低等的光合生物到高等的光合生物，它们光合膜蛋白的结构功能的差异，进一步解释了不同的光合生物，在不同的光合环境条件下，它们传能、转能的分子机理，而且也为光合作用，光系统演化的规律提供了基本的线索。为今后设计新型高光效作物、为人工模拟光合作用、打造智能化植物工厂、颠覆传统农业、提供理论基础、新思路和新途径。

　　目前，我们设计了智能化植物工厂的各种光配方。为满足植物在不同生长发育时期对光质、光量及光周期的需求。采用人工光源—LED光，我们可以精准设计、量身定制不同植物的光配方、从而在植物工厂里、人工光配方颠覆了“万物生长靠太阳”。

　　不同植物需要不同光配方，同一种作物不同生长发育阶段需要不同光配方。通过LED光来调控植物的品质和产量是太阳能所不能实现的。现已开发出了十几种不同植物的LED光谱和5大类22种植物照明灯具。

　　对智能化植物工厂还有营养配方。为满足植物在不同生长发育时期对营养元素和量的要求。根据营养学和植物生物学的理论、精准打造和设计适用于不同植物生长的营养配方。已研发出多种高效优质专用营养液。已研制出国际上首个植物工厂专用的模块式整合栽培系统。

　　智能化植物工厂有效缓解人口膨胀与耕地缺乏之间的矛盾。克服环境污染对植物生长的影响，保障食品安全。应对全球气候变化，气候变暖、自然灾害频发的影响。它可以满足潜艇、海岛、高寒等特殊地区边防等国防需求，满足航空航天、乃至于其他星球移民的需求。

　　报告由张志林老局长主持。她介绍说，匡廷云院士是我国光合作用光合膜色素蛋白研究领域的开拓者，在光合作用研究领域内，取得了一系列在国际上具有重要影响的原创性成果。

　　报告后，张局长总结说：今天我们聆听了一场非常精彩的报告，匡廷云院士带我们走进了光合作用的研究领域。老师告诉我们，她是怎么样开拓我国的光合作用、光合膜蛋白色素研究的过程，她是怎么样走过的坎坷崎岖的道路，所取得的重大成功和在国际上的重大影响。更让我们震撼的是光合作用研究的终极目标—智能化的植物工厂实现了。我们看到了智能化植物工厂的重大战略意义，它的核心技术、它所服务的方方面面。这里我们更感受到了我们的科学家们勇攀高峰、日以继夜、呕心沥血、一定要实现更高的目标。我们的科学家就是我们的一面旗帜、一座丰碑。我们要学习这种精神。更值得我们学习的是我们的科学家急国家所急，为人民所需，他们在尽心竭力。感谢匡廷云院士对我们做的报告、更感谢匡廷云院士带领的团队所取得的巨大成功，为我们国家所争得的荣誉。

　　地质地球物理分会的会员们收看了报告。会员们非常关注我们国家科学的发展，关注科技前沿。收看报告后，为我们国家的科研成果自豪，也为我们的科研工作者踏踏实实的做基础研究，跨学科的综合研究而点赞。习近平总书记强调，“切实加强基础研究夯实科技自立自强根基”。总书记念兹在兹，不断把人民对美好生活的向往变为现实。智能化植物工厂的出现，离我们美好的生活越来越近了。

　　图一.收看

　　图二.收看

　　图三.与所离退办商议收看

　　（中科院老科协地质地球物理分会供稿）