在过去的50年中，通过育种培育出产量更高、占用土地更少的水稻、小麦和其他谷物对于养活地球人口至关重要。但是，这些作物也带来了巨大的代价：它们对化肥中化学养分的渴求导致了威胁空气、陆地和海洋的污染。现在，一个科学家团队通过基因工程改造出了新的高产谷物，这些谷物需要更少的肥料，因此可能更环保。
1950年代和60年代的绿色革命，由于育种创新、化肥的添加和其他管理技术，在全球范围内极大地推动了农业生产。作物产量激增，养活了数百万人。“那时人们只想要粮食安全，”中国科学院的植物遗传学家付向东说。但很快就清楚地看到，大量使用氮肥会对生态系统造成严重破坏。过量的氮会降低空气质量，并在水中引发有害的藻类繁殖，通常会对鱼类和其他野生动物造成致命的后果。随着人口和对食物的需求不断增长，科学家们一直在寻求在不牺牲作物产量的情况下优化化肥使用的方法。
付向东及其团队认为，他们已经在谷物的基因中找到了关键。他们对36种水稻品种的DNA调查显示，有一个基因编码生长调节因子4（GRF4），这是一种可以增强氮吸收和生长的蛋白质。但是，这些对氮有需求的作物的高效也归因于一种名为DELLA的生长抑制蛋白家族，这些蛋白会产生更矮小的植物，这些植物可以更好地承受强天气。作者在周三的《自然》杂志上写道，该团队使用基因工程技术，通过增加产生GRF4基因的表达，来平衡GRF4–DELLA。研究人员发现小麦也有类似的结果。新的作物看起来是双赢的：更有效地利用肥料，并且足够矮小，可以在风雨中保持直立。
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加州大学戴维斯分校的作物遗传学家艾伦·贝内特（Alan Bennett）说，将诸如氮效率之类的期望性状混合到水稻品种中的活动可以高效快速地进行，他没有参与这项研究。世界各地的实验室可以依靠传统的育种或基因编辑技术将产生GRF4的基因引入到当地适应的品种中。贝内特说，这种人为辅助的性状传递很常见。例如，为耐受菲律宾长期洪水而开发的水稻后来被育种到印度和孟加拉国的当地水稻品种中。
专家们欢迎提高氮肥利用效率的谷物的出现。“人类活动正在向地球添加过多的氮，”马里兰大学环境科学中心研究全球氮循环的环境科学家张欣说，他没有参与这项研究。她指出，自工业时代开始以来，人类已经使环境中过量的氮量增加了一倍，这主要是由于从农田中泄漏的肥料造成的。“改善系统的效率至关重要，”她说。
张欣补充说，但是，仅靠基因工程并不能解决氮污染的“棘手问题”。农民的行为也很重要。她说，农民通常会根据社会经济因素（如化肥成本）来决定向田地添加多少氮，而不管作物需要什么。加州大学尔湾分校的农业系统研究员内森·穆勒（Nathan Mueller）也表达了类似的看法，他也没有参与这项工作。他说，如果农民使用更精确的方法“在正确的时间在正确的位置施用适量的氮”，这也可以减轻氮的流失。
张欣说，要控制肥料的使用，需要作物遗传学家、经济学家和生态学家之间的协调合作。因此，对肥料友好的作物将只是控制农业造成的污染的又一种工具——而且是一种受欢迎的工具。