21世纪最重要的挑战之一是如何以不断增加的产量，害虫和疾病的威胁以及不断变化的气候，以更少的水和肥料为可持续地养活不断增长和更富裕的全球人口。

“今年的会议是关于'科学超越边界' - 会议的想法是突出超越科学和知识边界的研究，最终目标是超越地理边界并接触非洲的小农，”Lisa Ainsworth说。 ，美国农业部农业研究局(USDA-ARS)的科学家，伊利诺伊大学的植物生物学兼职教授。最近，Ainsworth被授予2019年美国国家科学院食品和农业科学奖。

会议发言人Donald Ort，伊利诺斯州Carl R. Woese基因组生物学研究所的Robert Emerson植物生物学和作物科学教授将讨论全球粮食安全挑战以及最近在科学方面取得的突破(见原始新闻稿)，促进作物生长通过创造困扰大多数粮食作物的小故障的捷径，减少40%。

“植物必须做三件关键的事情来生产我们吃的食物：捕捉阳光，利用这些能量来制造植物生物质，并尽可能多地将生物量转移到玉米粒或淀粉马铃薯等产量中，”奥特说。“在上个世纪，作物育种者最大化了其中的第一和第三，使我们面临着改善阳光和二氧化碳固定过程的挑战 - 称为光合作用 - 以促进作物生长以满足21世纪的需求“。

这项具有里程碑意义的工作是实现提高光合效率(RIPE)的一部分，这是一项国际研究项目，该项目旨在通过比尔和梅林达盖茨基金会(食品和农业研究基金会)的支持，更有效地进行光合作用，以可持续地提高全球粮食生产力( FFAR)和英国政府的国际发展部(DFID)。

“土地植物进化过程中发生生化故障，光合酶经常捕获氧气而不是二氧化碳，因此需要一种复杂且耗能的过程，称为光呼吸，以缓解这种故障，”Ort说，他也是RIPE项目的副主任。“像大豆和小麦这样的作物浪费了它们从光合作用中产生的能量的30%以上来处理这个小故障，但模型表明可以设计光吸式捷径以帮助植物保存其能量并将其再投资于生长。”

借用来自藻类和南瓜的基因，该团队设计了三种替代途径来取代烟草中的迂回天然光呼吸途径，这是一种模型植物，用于在科学家将技术转移到粮食作物之前展示概念，这对于工程设计来说更加困难和耗时。并测试。现在，该团队正在翻译这项工作，以提高其他作物的产量，包括大豆，豇豆，大米，马铃薯，番茄和茄子。

“想象全球每年光呼吸所消耗的卡路里是令人难以置信的，”奥特说。“在2050年我们为97亿人提供食物的竞赛中，要收回这些卡路里中的一部分将是一个巨大的成功。”

当然，Ort警告说，这些技术需要15年或更长时间才能转化为粮食作物并获得监管部门的批准才能分发给农民。当那一天到来时，RIPE及其赞助商致力于确保小农，特别是撒哈拉以南非洲和东南亚的小农，可以免费使用这项技术。

本次会议的其他讲座将包括威斯康星大学麦迪逊分校农学教授Jean-Michel Ane和“主食编辑可持续作物改良”中的主要食物作物木薯“改善谷物固氮的发现”作者：Donald Danforth植物科学中心的助理成员Rebecca Bart，他的工作也得到了盖茨基金会的支持。本次会议将以农业科学如何跨越传统学科的小组讨论结束。

此外，来自IGB的两位主要植物科学家将被引入美国科学促进会的研究员：Andrew Leakey是伊利诺伊州的植物生物学和作物科学教授，他研究植物对气候变化的反应以及更多干旱作物的发展宽容。雷明是植物生物学教授，植物基因组学和性染色体进化专家，可以帮助改善木瓜的生产。