光合作用是地球上幾乎所有生命得以存在的化學反應，但在捕獲能量方面效率極低，植物吸收的光能中只有約 1% 轉化為可用的化學能。美國加州大學河濱分校(University of California, Riverside)及華盛頓大學聖路易斯分校(Washington University in St. Louis)的研究團隊提出了一種全新的食品生產方法稱之為「電子農業,electro-agriculture」。

    該方法的核心是利用太陽能驅動的化學反應來取代自然界的光合作用，更有效率地將二氧化碳轉化成植物可以利用的有機分子。透過基因工程讓植物改造後能吸收這些有機分子。研究人員估計，如果美國所有糧食均採用電子農業方式生產，所需耕地面積可大幅縮減達94%，此方法也可用於在太空中生產糧食。研究團隊表示，若種植食物不需要在陽光下進行，農業生產便可以與自然環境脫鉤，轉換在室內受控的環境下進行。

    電子農業意味著用多層建築取代農地，建築物的表面或周圍安裝太陽能板，捕捉太陽的能量來驅動二氧化碳和水之間發生的化學反應，產生醋酸鹽種。醋酸鹽可當作水耕植物的養分來源。也適用於培育蘑菇、酵母和藻類等其他植物，因為它們天然就能夠利用醋酸鹽。研究團隊表示透過這種方式已將轉化效率提升至約4%，比傳統光合作用的效率高出4倍。由於整個過程更為高效，因此與食品生產相關的二氧化碳足跡也相對變得更小。

    為了讓植物能夠利用醋酸鹽，研究團隊利用了植物在萌發期間分解儲存在種子內的營養物質的代謝路徑。當植物開始進行光合作用時，這條代謝路徑通常會被關閉。然而，透過重新活化這條路徑，植物便能夠利用醋酸鹽作為其能量和碳源。

    初步研究重點是番茄和生菜，但計劃未來轉向木薯、地瓜和糧食作物等高熱量主食作物。目前的研究已經使一些植物能夠在不依賴光合作用的情況下利用醋酸鹽生長，最終的研究目標是培育出完全依賴醋酸鹽獲取所有必需能量的植物，即這些植物將不再需要任何形式的光照。未來，研究團隊亦將致力於改進醋酸鹽生產的方法，使碳固定系統更有效率。

《產業發展中心 產業分析組 何玲玲 摘譯》

資料來源：https://www.eurekalert.org/news-releases/1061753