新加坡国立大学成立城市农业研究中心，助力新加坡粮食安全发展
近期，新加坡国立大学耗资1000万新币成立了城市农业研究中心(NUS Research Centre on Sustainable Urban Farming, SUrF)，该中心汇集了植物及食品科学家、工程师、计算机科学家等跨学科专家，旨在为城市农业开发新的解决方案。
当下，人类社会面临气候变化、人口激增、新冠疫情以及自然灾害导致的食物链断裂危机等严峻问题。在这样的形势下，要确保人类将来几十年能持续获得充足的粮食供应，就必须对作物种植的方式进行重大变革。应对粮食危机的一个解决方案是在城市室内农场种植作物。然而，由于在室内种植的要求与户外种植不同，仅仅采用现有的传统户外种植解决方案对室内垂直种植而言是远远不够的。
为了满足对城市室内种植解决方案的需求，新加坡国立大学于8月5日正式成立城市农业研究中心(以下简称SUrF)，将整个大学的主要研究员以及他们不同领域的专业知识汇集一处，为新加坡城市农业发展提供以科学、技术为基础的全新解决方案。新加坡食品局(SFA)局长林国泰(Lim Kok Thai)先生新加作为主宾出席了该中心的启动仪式，让此次活动显得更加蓬荜生辉。
新国大承诺出资1000万新币成立新中心，除此之外，SUrF研究员的项目也获得了约1100万新币的校外资助。SUrF已于2022年1月开始运营，预计将在2023年装备完成一个全新的、最先进的研究设施。
“新国大致力于和公共部门、工业领域的合作伙伴一起，为新加坡的粮食政策议程做出重大贡献。我们的目标是创建一个具有全球竞争力的城市农业研究项目，为不同利益相关者提供智能农业解决方案。SUrF为我们提供了一个平台，让我们可以汇聚各个学科的智慧，加快新加坡的粮食安全研究及创新，”新加坡国立大学校长陈永财(Tan Eng Chye)教授说道。
“SUrF汇聚了一个跨学科的团队，团队成员的专业领域涵盖植物科学、基因组学和基因编辑、微生物组学、食品科学、材料和高分子科学、传感技术、数据科学以及人工智能，成员们的专业知识都可以用于发展室内种植。我们在品种改良和提高可食植物的营养价值等方面的研究工作，可以直接惠及种植者和消费者。我们的新解决方案有助于提高粮食生产的效率和可持续性，这对新加坡和东南亚地区的长期发展无疑大有裨益，”SUrF主任Prakash Kumar教授分享道。
全面且高科技的粮食生产
SUrF的研究范围涵盖了粮食生产的三个阶段，即生产前阶段(Pre-production)、生产阶段(Production)和生产后阶段(Post-production)。该中心旨在为粮食种植者提供解决方案，并与本地相关产业合作，从而满足其需求。
该中心的新设施预计将于2023年初落成，该设施有约200平方米用于研究的室内植物生长区域。届时，中心将拥有三个生长室(Growth Room)和一个附加的精确生长室(Precision Growth Room)。在生长室中，研究人员可以改变温度和光谱等环境参数，确保植物可以更好地生长——或许还可以产生更多的植物营养素。研究设备包括表型系统PlantEye和几个用于研究营养含量的分析设备。PlantEye可以监测植物生长、还能以非破坏性的方式记录植物健康状况。此外，该中心拥有使用新国大高科技实验室的权限，可在其中进行包括基因编辑在内的分子遗传学研究。
通过全阶段改革提高农业生产力
目前，SUrF拥有16位来自生物学系、食品科学与工程系、生物医学工程系、电机与电脑工程系和计算机科学系的主要研究员，他们领导着约10个研究项目。
其中，SUrF有一个研究项目的研究目标是为城市农场改良绿叶蔬菜的品种。室内农场的作物是在田间培育的，因此在控制环境(Controlled Environment)方面，它们中的绝大部分并不是理想的栽培品种——在控制环境中种植这些品种，作物生长将低效、不可持续且低产。对此，新国大生物学系主任、城市农业研究中心管理委员会主席俞皓(Yu Hao)教授和新国大生物学系周福添(Chew Fook Tim)副教授领导的研究项目正在探索更好的育种策略，通过包括基因组选择和基因编辑在内的方式，来创造拥有完美适配控制环境性状的绿叶蔬菜品种，提高农业生产力和质量。
另外，研究人员正设法提高具有较高经济价值的粮食作物的产量和营养价值——包括菜心和羽衣甘蓝，用于室内种植。在培育新的食用植物品种时，可以对其口感、保质期、代谢物和营养价值等性状进行选择。
另一个SUrF项目由新国大生物学系副教授Sanjay Swarup领导，该项目通过研究作物和环境中微生物之间的相互作用，来设计、构造可持续农业管理实践。例如，研究人员发现，植物根系产生的挥发性有机化合物可以促进微生物生物膜形成，后者又可以反过来促进植物生长25%至30%。随着对植物-微生物-环境系统的全面了解，研究人员可以对特定的相互作用展开研究，开发新的农业解决方案。
具体来说，该团队设计了植物促生细菌(Plant Growth-promoting Bacteria)的微生物接种剂(Bio-Inoculant)，该微生物接种剂可以适应不同的农业环境，如在土壤、泥炭和椰子纤维等生长基质中种植植物，或使用水培系统种植。使用这种微生物接种剂，我们可以通过可持续的方式提高作物产量和复原力，同时减少对化肥的依赖。
收获后的干预也有助于提高农产品的营养质量和微生物安全性。新国大食品科学与工程系主任、城市农业研究中心管理委员会联席主席周维彪(Zhou Weibiao)教授领导着SUrF的这一项目，他和新国大食品科学与工程系助理教授、城市农业研究中心协理处长李丹(Li Dan)一起，计划通过改善零售农产品的质量和延长其保质期的方式，将新加坡分销链中绿叶蔬菜的浪费量降至最低。目前，新加坡的分销链严重依赖冷藏，而冷藏本身并不能杀死导致腐败的微生物。该团队的初步研究结果表明，LED照明不仅可以杀死导致腐败的微生物，还可以提高绿叶蔬菜的营养质量。下一步，该研究团队打算为新加坡常见的绿色蔬菜开发专门的LED照明技术，并模拟零售环境，对该技术进行测试。
未来，SUrF的目标是建立多学科的团队，讨论并提出联合项目，来支持政府和研究机构的多种粮食可持续事业。该中心还打算与业界代表密切合作，并进行焦点小组访谈，为新加坡城市农业发展提出创新解决方案。
来源：新加坡国立大学
