2007 年,14 亿公顷农田用于生产未被消费的粮食,几乎占世界农田总面积的三分之一(28%)。这比加拿大和印度的面积总和还大(粮农组织,2015 年)
• 占世界排放量 45% 的国家将在 2050 年前实现碳中和 • 防止、制止和扭转生态系统退化 - 3.5 亿公顷退化的景观得到恢复 • 高雄心联盟 - 保护 30% 的陆地和海洋
1. 停止砍伐森林并维护森林,可在 2020 年至 2050 年期间避免每年排放 3.6 +/- 2 千兆吨二氧化碳当量 (GtCO 2 e),约占 2030 年前将全球变暖控制在 1.5 °C 以下所需排放量的 14%,同时保护地球一半以上的陆地生物多样性。2. 恢复退化土地并扩大农林业 – 15 亿公顷退化土地将受益于恢复,增加树木覆盖率可提高另外 10 亿公顷土地的农业生产力。通过植树造林和再造林恢复退化的土地,可以在 2020 年至 2050 年期间以经济有效的方式每年从大气中减少 0.9-1.5 GtCO2e。3. 可持续利用森林和建设绿色价值链将有助于满足未来的材料需求——全球所有自然资源的消耗预计将从 2017 年的 920 亿吨增加一倍以上,达到 2060 年的 1900 亿吨——并为可持续经济奠定基础。
森林砍伐已达到令人震惊的程度。据粮食及农业组织 (FAO) 估计,1990 年至 2020 年间,全球损失了 4.2 亿公顷森林,约占全球森林总面积的 10%。为此,欧盟出台了一项新法规,该法规将于 2025 年 12 月 30 日生效,要求企业确保在欧盟市场上销售的某些商品(如木材、橡胶、可可、咖啡、牛、大豆和棕榈油)没有造成森林砍伐。不遵守规定可能会导致公司被处以最高达欧盟营业额 4% 的罚款,并被禁止进入市场。随着监管机构和消费者的压力越来越大,对零森林砍伐产品的需求正在迅速增长。进出口这些商品的品牌、贸易商和运营商现在正在寻求解决方案,以满足这些要求并保持其市场准入。
垂直整合的解决方案也在不断涌现。OroraTech 成立于 2018 年,是 ESA BIC Bavaria 校友,成功完成了 FOREST-1 任务:一颗配备 RGB、长波红外 (LWIR) 和中波红外 (MWIR) 摄像机的卫星,于 2022 年 1 月搭载 Spire 纳米卫星发射升空 15 。OroraTech 在市场上提供的产品野火情报解决方案利用卫星数据进行野火探测和监测以及精确的损害评估。它被全球客户使用,每天探测到 1000 多起火灾,保护了超过 1.6 亿公顷的森林。OroraTech 的解决方案客户来自林业、政府和非政府组织部门,遍及六大洲。通过 ESA InCubed 计划,ESA 正在支持 OroraTech 的 FOREST-3 实施阶段 17 。
2. 全球环境基金的运作周期为 4 年。自成立以来,它已提供了超过 211 亿美元的赠款,并为 170 个国家的 5,000 多个项目筹集了额外的 1,140 亿美元共同融资。通过小额赠款计划,全球环境基金为 133 个国家的 25,000 多个民间社会和社区倡议提供了支持。在这一投资组合中取得的众多成就之一是,全球环境基金支持建立和/或管理了 3,300 多个保护区,总面积超过 8.6 亿公顷,对生物多样性具有全球意义。全球环境基金的投资还避免了超过 80 亿吨的温室气体排放。最后,全球环境基金的投资改善了受援国有利的政策和体制环境,提高了处理全球环境问题的能力。
1. 引言 小麦 ( Triticum aestivum L.) 是种植最广泛的谷物(与水稻和玉米一起),是世界 40% 人口的主要营养来源 (Asseng 等人,2019 年)。根据国际谷物理事会 (https://www.igc.int/en/default.aspx) 的数据,2021/2022 年小麦产量为 7.81 亿吨(约 2.2 亿公顷),占世界谷物产量的 30%。全球近 70% 的小麦产量用于食用,其他用于动物饲料和工业加工。小麦粒提供全球总膳食热量的 20% 和蛋白质的 25%。由于预计到 2050 年世界人口将超过 100 亿(https://www.fao.org/home/en),全球对小麦的需求将需要增加约 70% 才能确保满足人类的营养需求(Di Benedetto 等人,2017 年;Zhang 等人,2018 年;Zandalinas 等人,2021 年)。然而,干旱及其与除草剂的结合等主要非生物胁迫导致的粮食产量/质量损失对农业造成了重大损害,
森林砍伐和森林退化是气候变化和生物多样性丧失的主要驱动因素之一,而气候变化和生物多样性丧失是我们这个时代的两大环境挑战。联合国粮食及农业组织(FAO)估计,1990 年至 2020 年期间,因森林砍伐而失去 4.2 亿公顷森林,面积超过欧盟(EU)的面积。政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计,2007-2016 年温室气体排放总量的 23% 来自农业、林业和其他土地利用。1 与此同时,世界人口的增长预计将增加对农业用地的需求并对森林造成额外压力,还有生物经济扩张等其他趋势 2 。加大行动力度,防治森林砍伐和森林退化,并在全球范围内朝着可持续生产的方向做出决定性转变,对于遏制威胁我们共同未来的气候和生物多样性危机至关重要。鉴于现有的科学证据表明森林砍伐与降雨和气温水平之间存在联系,森林砍伐还将有助于解决全球水危机。此外,森林提供从防洪、净水到药物等重要的生态系统服务,并在社会脱碳方面发挥关键作用。这些服务的丧失往往对较贫穷和较脆弱的人群打击最大。
现有的植物转化方法和超越其极限的扩展对于作物改良仍然至关重要。对于禾本科植物来说,这甚至更加关键,主要是因为体外再生存在缺陷。尽管禾本科植物中存在许多通过农杆菌或基因枪法实现遗传转化的方案,但它们的效率取决于基因型,而且由于这些物种难以进行体外再生,因此效率仍然很低。世界各地的大学和企业中可能有许多用于谷物和其他重要作物的植物转化设施,但对于无融合生殖物种来说情况并非如此,其中许多是 C4 禾本科植物。此外,无融合生殖(通过种子进行无性繁殖)是育种的另一个限制因素。然而,无融合生殖克隆的转化是一种有吸引力的策略,因为转基因会立即固定在高度适应的遗传背景中,能够进行大规模克隆繁殖。除了巴西种植面积约为 1 亿公顷的 Brachiaria brizantha 等一些物种外,无融合生殖在经济作物中几乎不存在。然而,由于有时在野生近缘种中存在这种特性,因此主要目标是将这种特性转移到作物中以固定杂种优势。到目前为止,这是一项艰巨的任务,主要是因为无融合生殖的许多方面尚不清楚。在过去的几年中,已经确定了许多候选基因,并尝试在拟南芥和水稻中对它们进行功能鉴定。然而,真正的无融合生殖物种的功能分析远远落后,主要是由于其基因组的复杂性、性状本身的复杂性以及缺乏有效的遗传转化方案。在本研究中,我们回顾了以无融合生殖禾本科植物为重点的体外培养和遗传转化方法的现状,以及在其他相关物种中应用新工具的前景,目的有两个:为发现无融合生殖所涉及的分子途径铺平道路,并开发新的育种能力,因为这些禾本科植物中的许多都是重要的饲料或生物燃料资源。