美國阿卡迪亞生物科學公司的執行長雷伊（Eric Rey）從公事包拿出一個裝了半碗米飯的塑膠容器，這些飽滿的棕色米飯看起來與一般米飯沒有兩樣、聞起來也差不多。我小心翼翼地取出幾粒米粒送入口中咀嚼，嚼起來也如一般米粒：柔軟、有嚼勁、味道清淡，我必須阻止自己從廚房拿瓶醬油為這米飯加點鹹味。想幫這米飯加點鹹味的念頭似乎有點怪，因為這種稻米是種植在會讓大多數植物死亡的鹽水中。這種水稻經過基因改造，模擬海灣、河口及海岸沼澤常見的一些特殊鹽生植物（halophyte），來適應鹽化環境。我很訝異這種耐鹽基改稻米吃進嘴裡並不會太鹹而吃不消，我同時也試吃了在淡水種植、未經改造的一般稻米煮熟的米粒，在盲檢試驗的情況下試吃，我無法分出兩者差別。

雷伊說，從2012年的生產量來看，「稻米是世界上最有價值的作物，但是在中國部份地區，農地鹽度持續增加，基本上已不能再耕種水稻。」雷伊表示，關於鹽生植物耐高濃度鹽份的基因研究已有新發現，結合現代生物技術，把這些基因轉殖入水稻及其他作物，可望成為餵養地球不斷增長人口的解決之道。全球有1/4的灌溉農地正面臨因灌溉方式不當、導致土壤鹽化的問題，海平面上升也讓數千萬公頃的農田遭受海水入侵。如果能在這種鹽化農地耕種作物，可餵養不斷增長的人口，對於滿足本世紀中葉全球增加的20億人口的糧食需求，可說是重要的一步。

加州大學戴維斯分校的植物學家布倫沃德（Eduardo Blumwald）表示，這並非空想，阿卡迪亞公司的水稻正是以他的研究成果為基礎而研發出來的基改作物。他說：「在水質不良、微鹹以及回收再利用的水中、甚至在稀釋的海水中種植農作物，我認為目前是可行的。」布倫沃德的溫室坐落在西雅圖南方約1130公里處，淺淺的鹹水池中長滿了高大翠綠的水稻。他與來自世界各地的科學家正嘗試把天然耐鹽植物的基因轉殖到一般作物，除了稻米，還包括小麥、大麥和番茄（棉花也正在研發中）。

然而，為了讓這些救世種子落地生根，它們必須種植於溫室外，來證明它們可以在暴風雨、乾旱和捕食性昆蟲肆虐的現實嚴苛環境下生長，這些基改作物也必須禁得起政治家、科學家和農民對於基改作物安全和管理問題的質疑炮火。

即使這些基改作物滋味鮮美，人們還是會因為它是基因工程的產物而不願接受，擔心這些基因轉殖到其他作物會產生無法預料的後果。反對者說，這類基改計畫讓世界上一些最貧窮、最脆弱的人民暴露於不確定性當中。此外，環境顧問柯特（Janet Cotter）指出，研發能夠在鹽化環境下種植的作物，只會讓不良的灌溉方式更不節制。她表示：「一旦採用不好的灌溉方式，等於背離永續之路。」

天然鹽生植物的奧秘

鹽生植物又稱耐鹽植物，能適應含鹽環境。紅樹林就是一種鹽生植物，這種植物形態較為少見，有著球狀突起、稀疏怪異的葉片、突起的根，外觀與味道往往讓人提不起胃口。人們嘗試推廣鹽生植物，早期是因紅樹林能做為建築材料、具有豐富油脂、能生產生質燃料，或能做為動物飼料等優點。1998年，研究人員在Scientific American撰文，提出在全球各地大量種植鹽生作物來養活人類的構想。但由於他們所提出的利基作物並沒有市場，這個構想宣告失敗。在1990年代中期布倫沃德開始研究鹽生植物之前，它們一直被視為植物中的異類。布倫沃德說：「大多數的農業科學家從來沒有想過鹽度，他們想的是如何使作物變得更大、更圓、更富色彩且更香甜。」

然而布倫沃德卻對這些植物裡稱為反向運輸蛋白（antiporter）的一種蛋白質產生了興趣，這種蛋白質能增進鈉離子（鹽）和氫離子交換通過植物細胞膜的效率。水中的鈉離子進入植物組織後會破壞其酵素、進而影響植物外圍的水份運輸，最終影響植物的光合作用。布倫沃德發現，藉由基因工程讓普通作物產生大量反向運輸蛋白，可培育出能在鹽度約為海水1/3的鹹水中生長的植物，且少有不良副作用。這種反向運輸蛋白能把鈉離子推入細胞內的液泡隔絕起來，因而讓鈉離子無法對植物造成傷害。在一些天然鹽生植物中，這些液泡異常大，稱為「鹽囊」（salt bladder）。近年來躍上餐桌的藜麥（quinoa），也是一種鹽生植物，它的鹽囊看起來像葉子上細小的半透明球。

布倫沃德改良了一些英國的家傳番茄（譯註：種植者自行蒐集種子種植、世代傳下的番茄品種，有別於種子公司所販售、經過育種改良的品種），提高其反向運輸蛋白含量，布倫沃德表示，這些植株能生長於「鹽度約是雞湯四倍」的鹹水中，且能長出味甜多汁的紅色圓形番茄，每顆重達好幾十公克。不過這些番茄雖然能在布倫沃德的溫室蓬勃生長，卻還無法通過現實環境的考驗。布倫沃德說：「在溫室裡，你可以把相對濕度控制在40%以上，怎麼種都成功。」然而一旦濕度降低，植物葉面散失較多水份時，會出於保護地關閉氣孔，因此當在實際濕度只有5%、土壤水份不足的田間種植時，種植難度自然大增。

基因科技篩選抗壓性

而且鹽生植物長得好的必備條件，並不只有排出鹽份的能力而已。這些植物擁有數千個基因，參與許多能幫助這些植物應付高溫、乾旱或鹽度等環境壓力的生理過程。以色列本古里昂大學植物科學家巴瑞克（Simon Barak）表示，能立竿見影的單一妙方並不存在，「但我們已開發出一種計算方法能檢驗這些基因，看哪些基因與環境壓力的耐受性有關。」巴瑞克從已發表的阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana，研究植物生化過程常用的模式植物）相關研究中蒐集數據，建構了與環境壓力相關的基因資料庫，他也運用統計方法，依照每個基因在不同條件（例如高溫）下對植物生存的重要性加以排序，找出了一些有潛力的候選基因。

接下來，巴瑞克的團隊在實驗室以這些基因的突變植株來進行試驗，觀察它們如何因應惡劣環境。接著再進一步研究這些表現出耐乾旱、鹽份或高溫等壓力的突變植株。巴瑞克說：「利用一般基因篩選方式篩選突變植株，在數以千計的植株當中，大概只有1~3%是可能有用的。但我們的命中率是62%，得到的突變植株值得我們投入全部研究生涯去鑽研。」

其他研究人員也藉由統計和電腦科學的輔助，研究植物如何與鹽份共存的生理機制。例如幾年前，印度遺傳學家亞達夫（Narendra Singh Yadav）在印度中央鹽與海洋化學研究所工作時發現了與一種鹽生植物鹽角草（salicornia）的耐鹽性有關的基因。他不知道這些基因的實際功能，從他的分析結果只知道它們很重要。為了測試他的推論，亞達夫把其中兩個基因植入菸草這種不耐鹽份的植物中。當種植在鹽度約海水1/3的鹹水中時，這些經過基因轉殖的菸草，比起未經基因改造的一般菸草，具有較高的發芽率、根與莖較長、葉片較多，植株也長得較大。這些植株雖然沒有長出肉眼可見的鹽囊，但其活性氧分子的含量較低，活性氧分子是植物在高鹽壓力下累積產生的有害分子。亞達夫目前在以色列與巴瑞克合夥成立公司，而他在印度的研究小組則致力於研發耐鹽棉花。亞達夫說：「我覺得還有很多基因等著我們發現。」

布倫沃德認為，最重要的是「要明智，避免愚蠢的樂觀。」他的研究團隊有十幾座溫室，針對數千種不同基因轉殖植物進行試驗，包括苜宿、珍珠稗、花生與水稻等，大部份是從已成功商業化的作物改造而來，而每項試驗都試圖複製具有各種壓力條件的自然環境：大型風扇模擬捉摸不定的狂風，供水間隔沒有規律或變動劇烈如同暴風雨，同時還加入鹽份及高溫等壓力條件。他說：「我已經不想再把我們的植物種在田裡，眼睜睜看著它們死去。以海水種植作物是否可行？我覺得很難，它們可能會生長，但營養價值會大打折扣。但如果是以稀釋的海水或回收再利用的水呢？這就沒問題。」

無來由的恐懼

基因改造（genetic modification, GM）在全球許多地方仍極具爭議，柯特說：「我們從來無法明確知道，有哪些植物生理機制會受到基改影響，以及這是否涉及食物或環境安全。」她更喜歡有一種稱為標記輔助選種（marker-assisted selection）的育種策略，利用基因組分析工具來找出野生種作物植株當中的耐鹽基因，然後讓野生植株與馴化後的植株自然雜交，把這些基因重新引入農地常見的作物。

為國際水稻研究所（International Rice Research Institute）在孟加拉工作的農學家羅素（Timothy Russell）也對基改策略持懷疑態度，他說：「就我的想法，基改並沒有什麼大問題，但比起來，傳統育種品種要進入市場容易許多。我們認為利用傳統技術就能得到相當不錯的耐鹽作物，在並非真有必要時，為什麼要採用更複雜的方法？」提倡基改作物的支持者認為，選擇基改作物的一個極佳理由，是它的效率更快。育種、選育以及再育種需要時間，經基因工程改造的耐鹽作物可能會在未來四年內搶得先機，比傳統育種作物更早上市。我在阿卡迪亞生物科學公司品嚐到的這些耐鹽米飯已經在印度進行最後階段的田間試驗，正朝著獲得印度政府許可的目標邁進。這些植株種植在1/10海水濃度的鹹水中，產量比既有水稻高40%，雷伊預計後續還會研發出耐受力加倍的品種。他說：「產量更高，意味著農民賺錢、我們也賺錢，而且降低了淡水資源的負擔。」

雖然是小小的起步，布倫沃德說：「這是朝正確方向邁進的一步，餵養未來全球持續增長的人口，還需要幾十個、幾百個這樣的成功經驗。」