草擁有強大的複原力，但是，Paspalum vaginatum，一種被稱為海雀稗的物種，可以容忍各種致命的壓力，生存能力足以與駱駝和仙人掌媲美。在2022年世界杯上，22名足球運動員在中東的沙漠氣候中奮戰，在卡塔爾，一種商業品種的海雀稗鋪裝了那裡的球場。在那裡，它經受住了梅西、姆巴佩和內馬爾的腳步，經受住了烈日普照，經受住了高達24度的晝夜溫度差異。

海雀稗可能很快就會幫助實現另一個目標：用更少的化肥種植出更多的食物，而這些化肥給農民、生態系統和飲用水拉高了成本。

這要歸功於內布拉斯加大學林肯分校領導的一項新研究，該研究於12月13日發表在《自然通訊》雜誌上。

自20世紀中期以來，全球化肥的應用，特別是植物生長所必需的氮和磷的應用急劇增加。事實證明，海雀稗也不太需要這些營養物質。這使它與一些令人驚訝的近親–玉米和高粱以及其他草類作物–有所不同。

在對這種堅韌的草的全部基因藍圖進行測序後，一個多機構研究小組發現了這種植物禁食技術背後的技巧包。更重要的是，研究人員設法在玉米幼苗中重現了這些技巧，這些幼苗的反應是比其他被剝奪了營養的未經改造的幼苗長得更快更大。

該研究的作者之一、內布拉斯加大學農學教授James Schnable說：”我們終於開始了解是什麼讓這種植物對環境如此有韌性。”

在內布拉斯加創新溫室的一次令人印象深刻的展示之後，這個物種真正開始吸引了Schnable和他的同事的重視。

Schnable說：”有一段時間，有幾個月沒有人記得給海雀稗澆水。”但這株植物完全沒有問題。事實上，它通常長得非常快，以至於它會試圖入侵鄰近植物的花盆，而溫室經理不得不喊我或我實驗室的人下來修剪它。”

內布拉斯加州的博士校友和前博士后孫廣超也注意到了這一點。他決定用一個實驗來檢驗海雀稗的複原力，在多種條件下將其與玉米和高粱一起種植數週。當玉米和高粱被剝奪了氮或磷時，它們的發育不良就會暴露出來。與此同時，海雀稗則繼續”快樂地生長”。

幸運的是，Schnable實驗室還與美國能源部聯合基因組研究所、佐治亞大學和哈德遜阿爾法生物技術研究所合作，繪製該物種的基因組圖譜。這些進展為更詳細地研究海雀稗的耐受性掃清了道路。

對其基因和基因表達的分析後來發現，這種草對營養物質缺乏的反應是將一種叫做海藻糖的醣類分子的產量提高一倍左右。儘管玉米和高粱會自然產生一些這種分子，但研究小組發現在這兩種營養匱乏的作物中，其產量沒有變化。

雖然這一發現表明海藻糖在植物的複原力中發揮著核心作用，但孫和該團隊繼續尋求能夠滿足更高的證明責任的證據。他們想，如果我們能夠增加玉米中的海藻糖，然後觀察結果會怎樣？但事實證明，直接向作物施用海藻糖是無效的。

現在在梅奧診所擔任生物信息學家的Sun說：”所以我以相反的方式思考這個問題。如果我不能向植物提供海藻糖，那麼如果我阻止它在這些植物中的降解呢？”

他轉向了一種能夠抑制負責降解海藻糖的酶的抗生素。這個計劃成功了。抑制這種酶使玉米中的海藻糖水平上升。幾天之內，他注意到作物生長得更多了–不管它是否被剝奪了營養。這些結果讓孫感到非常震驚，他很快就重複了多次實驗。每一次，玉米的反應都是一樣的。

但研究小組有理由懷疑，這種耐受性也依賴於自噬–Schnable稱之為植物細胞中的”回收程序”，它將舊的或受損的蛋白質拆開，然後將它們重新組裝成新鮮的、能發揮作用的蛋白質。最終，研究人員開發了一種玉米的突變體，該突變體缺乏參與該循環的最後階段的能力。即使有過剩的海藻糖，該突變體在被剝奪氮或磷的情況下也不能茁壯成長，這標誌著自噬是複原力的一個同樣重要的因素。

Sun說：”在研究小組解決海雀稗的世界級耐受性的完整問題之前，還有其他事情要做。他認為，在研究人員確定編碼更高海藻糖的基因之前，這只是一個時間問題。如果你能將該基因組區域（引入）其他精英玉米品種–比如說，一些產量高但對營養壓力非常敏感的玉米–也許現在你能同時獲得高產量和高抗逆性。”

現在，Sun說他很高興能沉浸在團隊的成就中，得知該團隊的研究被《自然-通訊》雜誌接受發表後，大家都哭了。為什麼不呢？2022年世界杯的資格賽可能已經在2019年拉開帷幕，但研究小組早在一年前就開始了它的項目。

“這是一個漫長的旅程，”Sun說。”老實說，它也增加了我的抗壓能力。”