最近“抽风”，浏览了Nature Food的文章：Nature Food-Crossing the disciplines of food research
在维持地球健康和到2050年有100亿人居住地球方面，世界面临着前所未有的挑战。来自粮食生产、加工、分配和消费的许多科学学科的研究已经建立并在不断发展——粮食界现在需要高质量的专题资源，以便对全球粮食挑战及其解决方案进行综合思考。
《自然食物》于2020年1月创刊，是一份涵盖自然科学、应用科学和社会科学的食品相关研究领域的在线杂志，发布关于食品主题的顶级原创研究、评论、评论和意见。该杂志为研究人员和政策制定者提供了关于优化和保障未来粮食系统的广泛证据和专家叙述。
期刊网址为：https://www.nature.com/natfood/
Volume 1 Issue 1, January 2020: Silos and systems
题目：Nitrogen pollution policy beyond the farm
作者：David R. Kanter, Fabio Bartolini, Susanna Kugelberg, Adrian Leip, Oene Oenema & Aimable Uwizeye
摘要：氮是粮食生产的关键投入，然而，氮在世界许多地区供过于求造成了一些环境问题。大多数致力于减少农业氮污染的政策都侧重于改变农民的行为。然而，农业一级的政策难以实施，农民只是农业食品链中的几个参与者之一。其他行为者的活动——从化肥制造商到废水处理公司——也会影响农场内外的氮气损失。因此，决策者有比传统上认为的更广泛的政策选择，以解决氮污染从田间到分叉。受全链氮使用效率概念的启发，本透视从氮气角度介绍了农业食品链中常见的主要行为者，确定了可针对它们的氮政策，并提出了若干新标准，以指导对不同政策干预措施的可行性和设计进行前分析。到2050年，可持续地养活100亿人口将需要全球粮食系统的根本性变革——一系列广泛的政策选择和如何选择这些选择的框架至关重要。
题目：The unmapped chemical complexity of our diet
作者：Albert-László Barabási, Giulia Menichetti & Joseph Loscalzo
摘要：我们对饮食如何影响健康的理解仅限于美国农业部和其他国家数据库跟踪和编目的150个关键营养成分。虽然这些知识对健康科学具有变革性，有助于揭示卡路里、糖、脂肪、维生素和其他营养因素在常见疾病出现中的作用，但这些营养成分仅占我们食物中26，000多种不同、可定义的生化物质的一小部分——其中许多已经记录了对健康的影响，但在不同食物的任何系统性方式中，这些成分仍然没有量化。利用机器学习等新进展，建立这些生化学的高分辨率库，可以系统地研究我们饮食的全部生化谱，为了解我们吃什么的成分以及它如何影响健康和疾病开辟新的途径。
题目：Dietary and policy priorities to reduce the global crises of obesity and diabetes
作者：Dariush Mozaffarian
摘要：世界面临全球营养危机，肥胖症和2型糖尿病（T2DM）的双重大流行最明显地证明了这一点。然而，对于应对这些挑战的最佳饮食优先事项和政策方法，存在着巨大的困惑和争议。本文回顾了营养证据、新兴领域和相应的政策教训的演变，以解决肥胖和T2DM问题。这包括长期体重维持和代谢健康的饮食-健康途径的复杂性：既要注重增加保护性食品（例如，加工最少、富含植物化学的食物），又要减少有害因素（例如精制淀粉、添加糖和加工肉类）：和对减肥和代谢健康的流行饮食的批判性评估。新兴证据突出了进一步研究的领域，包括与食品加工、非营养甜味剂、乳化剂、微生物群、黄酮类化合物和个性化营养相关的领域。以循证为基础的多部门政策行动，以解决全球营养危机，已证明涉及多个领域，包括卫生系统、经济激励措施、学校和工作场所环境、质量和标签标准以及创新和创业精神。
题目：The nexus between international trade, food systems, malnutrition and climate change
作者：Sharon Friel, Ashley Schram & Belinda Townsend
摘要：贸易协定是粮食系统运作的主要决定因素。在这里，我们研究贸易的不同方面如何能够限制或增强政府实施旨在增强营养和缓解气候变化的食品体系级行动的能力。在技术方面，我们重点关注贸易协定对改变粮食系统的三大战略的潜在影响，即消除农产品的市场壁垒，保护监管政策空间和修改补贴。关于非技术方面，我们回顾了贸易政治经济学的证据，以表明贸易政策目标与公共利益目标（如营养和气候变化）之间的一致性涉及参与者的利益，思想以及正式和非正式制度各个级别的流程。由于使贸易和投资自由化的国际协定具有约束力，而解决营养不良和气候变化的建议也没有约束力，因此贸易有可能阻碍针对营养不良和气候变化的努力。改善这一状况将需要对复杂的贸易，食品体系，营养，气候关系以及与这种复杂性相一致的新监管框架以及利益相关者的战略参与有更深入的了解。
题目：Systems approach to quantify the global omega-3 fatty acid cycle
作者：Helen A. Hamilton, Richard Newton, Neil A. Auchterlonie & Daniel B. Müller
摘要：长链omega-3脂肪酸-二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸-是人类饮食以及一些水和动物饲料的基本成分，但它们来自有限的海洋渔业，并且在世界大部分地区供不应求。 我们使用定量系统分析为当前的全球二十碳五烯酸/二十二碳六烯酸循环建模，并确定增加供应的选择。 机会在于增加副产品利用率和防止食物浪费。 但是，需要克服经济，资源，文化和技术方面的挑战。
题目：Different uncertainty distribution between high and low latitudes in modelling warming impacts on wheat
作者：Wei Xiong, Senthold Asseng, Gerrit Hoogenboom, Ixchel Hernandez-Ochoa, Richard Robertson, Kai Sonder, Diego Pequeno, Matthew Reynolds & Bruno Gerard
摘要：全球网格化的气候-作物模型集成越来越多地用于预测气候变化将如何影响未来的农作物产量。但是，可归因于此类模拟的确定性水平尚不清楚。在这里，使用当前可用的地理空间数据集和广泛使用的模拟程序，我们创建了一个由1440个全球模拟组成的小麦模型集合，其中包括20个气候情景，3个作物模型，4个参数化策略和3个播种日期管理输入。我们量化了气候，模型，参数化和管理对总体不确定性的贡献，以预测产量对变暖的响应，然后将结果与网格单元的纬度相关联。对于所有变暖情况，中高纬度地区的总不确定性要比低纬度地区大得多。作物模型引起的不确定性大于其他来源的不确定性。使用有关小麦品种的特定于网格的信息对作物模型进行参数化，往往会降低作物模型的不确定性，尤其是在低纬度地区。为了减少气候变化对作物单产影响的评估的不确定性，需要改进作物模型并提供更优质的空间输入数据，以更好地代表全球范围内的各种生长条件。
题目：Multidimensional characterization of global food supply from 1961 to 2013
作者：James Bentham, Gitanjali M Singh, Goodarz Danaei, Rosemary Green, John K Lin, Gretchen A Stevens, Farshad Farzadfar, James E Bennett, Mariachiara Di Cesare, Alan D Dangour & Majid Ezzati
摘要：粮食系统日益全球化和相互依存，世界各地的饮食也在发生变化。国家粮食供应的特点及其变化方式可以为确保国家粮食安全，支持获得健康饮食和增强环境可持续性的粮食政策提供依据。在这里，我们分析了171个国家/地区有关联合国粮食及农业组织18种食物类别的可用数据，以识别和跟踪1961年至2013年的多维食物供应模式。确定了四种主要的食物类别组合，这些构成了近90％的食物组合。粮食供应的跨国差异：动物来源和糖，蔬菜，淀粉状根和水果以及海鲜和油料作物。在过去的五十年中，韩国，中国和台湾的食物供应发生了最大的变化，动物源性食物以及糖，蔬菜，海鲜和油料作物都成为食物供应中更为丰富的组成部分。相反，在许多西方国家，动物源性食品和糖的供应减少了。同时，撒哈拉以南非洲地区国家的粮食供应变化很小。这些变化导致了全球范围内动物源性食品和糖的全国供应局部趋同，而蔬菜，海鲜和油料作物的供给也出现了差异。我们的分析产生了一种新颖的粮食供应特征，突出了国家粮食系统中多种粮食类型的相互依存关系。需要更好地了解这些模式如何演变并将继续改变，以支持健康和可持续的粮食系统政策的交付。
题目：Shifts in national land use and food production in Great Britain after a climate tipping point
作者：Paul D. L. Ritchie, Greg S. Smith, Katrina J. Davis, Carlo Fezzi, Solmaria Halleck-Vega, Anna B. Harper, Chris A. Boulton, Amy R. Binner, Brett H. Day, Angela V. Gallego-Sala, Jennifer V. Mecking, Stephen A. Sitch, Timothy M. Lenton & Ian J. Bateman
摘要：预计气候变化将影响农业用地。不断积累温度和水的变化会改变不同农业活动的相对盈利能力，并促进土地利用的变化。还有可能会产生高影响力的“气候临界点”，在这种情况下，气候会发生突然的非线性变化，例如大西洋子午线翻转环流（AMOC）可能崩溃。在这里，我们使用来自英国的数据，开发了一种方法来分析气候临界点对土地利用和农业经济成果的影响。我们表明，在这样的临界点对经济和土地使用的影响可能包括广泛停止可耕农业，农业产出损失比没有AMOC崩溃的气候变化影响大一个数量级。 AMOC崩溃的农业影响可以通过技术改造来改善，例如广泛灌溉，但是在这种情况下所需的水量和成本似乎是过高的。
题目：Identification and stacking of crucial traits required for the domestication of pennycress
作者：Ratan Chopra, Evan B. Johnson, Ryan Emenecker, Edgar B. Cahoon, Joe Lyons, Daniel J. Kliebenstein, Erin Daniels, Kevin M. Dorn, Maliheh Esfahanian, Nicole Folstad, Katherine Frels, Michaela McGinn, Matthew Ott, Cynthia Gallaher, Kayla Altendorf, Alexandra Berroyer, Baraem Ismail, James A. Anderson, Donald L. Wyse, Tim Ulmasov, John C. Sedbrook & M. David Marks
摘要：油菜物种Thlaspi arvense（一棵小菜）是一种仅在最近才从野外清除的杂草，当作为冬季覆盖作物种植时，具有提供新的食物和生物产品来源的潜力。从历史上讲，野生物种的驯化已经花费了数百到数千年的时间，但是通过使用大规模的高通量比较基因和表型分析以及最近开发的技术工具，可以大大加快这一过程。通过利用相关植物拟南芥中广泛的基因和表型知识，鉴定出了早期成熟的突变，豆荚破碎的减少，种子芥子油苷的减少和脂肪酸组成的改善。为了使植物驯化，已迅速取得了这些性状的组合，使其适应当前的作物周期并提高了种子的可收获性和营养成分。彭尼西斯（Pennycress）被驯化为冬季的农作物，可能会提供新的食物，动物饲料和生物产品来源，以及解决粮食安全的方法。
Volume 1 Issue 2, February 2020: Form and function
题目：Design principles of food gels
作者：Yiping Cao & Raffaele Mezzenga
摘要：来自食品生物聚合物的天然来源的凝胶在最近几十年中取得了进步，使其在性能和应用范围方面与合成的同类产品相比具有优势。 在这里，我们全面回顾了食品凝胶的本构性质，胶凝机理，设计方法以及结构和机械性能。 然后，我们考虑这些食物凝胶的设计原理如何改变流变学和摩擦学特性，以改善食物质量，在保持感官知觉的同时对食物进行营养改良以及在胃肠道内有针对性地输送药物和生物活性物质。 我们建议食品胶由于其来源可更新，成本低，生物相容性和生物可降解性而可能比其合成的同类产品更具优势。 我们还确定了可能改善和扩展食品凝胶当前范围，特性和功能并激发新应用的新兴方法和趋势。
题目：Improved performance of Eimeria-infected chickens fed corn expressing a single-domain antibody against interleukin-10
作者：Philip A. Lessard, Matthew Parker, Oleg Bougri, Binzhang Shen, Vladimir Samoylov, Jon Broomhead, Xuemei Li & R. Michael Raab
摘要：抗菌素耐药性是对人类和动物健康的重大挑战，开发有效的不含抗生素的治疗方法是一项有助于减轻微生物耐药性的策略。艾美球虫引起的球虫病是一种严重的鸡肠道疾病，目前需要使用离子载体抗生素进行治疗，因此全球家禽业面临越来越多的挑战。艾美球虫刺激小鸡和盲肠盲肠中白介素10（IL-10）的表达，抑制其免疫反应并促进疾病进展。开发了用鸡IL-10（cIL-10）免疫的美洲驼产生的单域抗体，该抗体在体外结合cIL-10，阻断cIL-10受体结合并诱导cIL-10抑制的干扰素γ（IFN-γ）分泌原代鸡脾细胞。在转基因玉米中表达的单结构域抗体在表型正常的植物中显示出明显的积累。当将其喂给艾美球虫攻击的鸡时，转基因玉米显着改善了体重增加（等于经盐霉素处理的动物的体重增加），使饲料转化率正常（与未感染的对照动物相同），将大肠杆菌的E. tenella病损评分降低至与经沙利霉素治疗的对照动物相比，卵囊计数降低，低于受感染的未经治疗的对照动物。在这里，我们建议转基因玉米可能在减少家禽生产中使用抗生素，保持动物健康和生产力方面发挥作用，并且可能有助于抵抗全球抗菌素耐药性。
题目：Combined influence of soil moisture and atmospheric evaporative demand is important for accurately predicting US maize yields
作者：A. J. Rigden, N. D. Mueller, N. M. Holbrook, N. Pillai & P. Huybers
摘要：了解农业对热量和水分压力的反应对于适应气候变化下的粮食系统至关重要。尽管有大量证据表明作物在极端温度下会损失产量，但要弄清温度和水分在决定产量方面的作用却颇具挑战性，这在很大程度上是由于土壤水分数据有限以及土地表层水分与温度之间的紧密耦合。在这里，通过使用最近发射的土壤水分主动无源卫星对土壤水分的良好分辨观察，我们可以量化大气蒸发需求和土壤水分之间的不平衡对美国中西部玉米产量损害的贡献。我们表明，基于大气需求与土壤水分之间相互作用的回顾性产量预测明显优于那些单独或一起使用温度和降水量的预测。气候模拟一致地预测了生长季节中大气需求的增加，但是根际土壤水分的趋势因模型而异，其中一些模型表明与蒸发增加有关的产量损失，这一事实突显了解决这种水平衡问题的重要性。供水量增加缓解了需求。仅根据模拟的大气需求变化（而不是考虑土壤湿度变化）得出的损害估计会错误地表明损害约为两倍。这项研究表明，通过使用土壤水分数据可以更准确地预测玉米产量，并指出要准确估算气候变化将如何影响作物单产，就必须明确考虑到水资源的变化。
题目：Transgenic rice overproducing Rubisco exhibits increased yields with improved nitrogen-use efficiency in an experimental paddy field
作者：Dong-Kyung Yoon, Keiki Ishiyama, Mao Suganami, Youshi Tazoe, Mari Watanabe, Serina Imaruoka, Maki Ogura, Hiroyuki Ishida, Yuji Suzuki, Mitsuhiro Obara, Tadahiko Mae & Amane Makino
摘要：1960年代绿色革命培育的半矮稻品种改良了农作物的产量，并大量增加了氮肥的使用。 但是，过量施用氮已引起严重的环境问题，包括酸雨和河流和海洋的富营养化。 为了使用氮来提高作物产量，同时使相关的环境成本最小化，需要生产具有更高的氮利用效率和更高的产量组成的作物。 在这里，我们显示了转基因水稻过量生产的核糖1,5-二磷酸羧化酶加氧酶（Rubisco）（光合作用的关键酶）在试验稻田中接受足够的氮肥时表现出较高的产量，并提高了氮素的利用效率，从而提高了生物量的产量。 该田间试验表明，由于主要作物较高的氮利用效率，与产量增加相关的光合作用得到改善。
Volume 1 Issue 3, March 2020: Pollution and perennials
题目：Food trade and resilience
作者：Juliana Gil
摘要：在过去的几十年中，国际贸易重塑了粮食的生产和消费。它还通过国家之间更大的相互依存关系以及严格管理和高度专业化的农业系统的传播，影响了粮食系统的复原力。
阿尔托大学的Matti Kummu及其同事对1987年至2013年间国际粮食贸易对粮食系统复原力的影响进行了一次评估。在分析中，他们考虑了复原力的两个主要方面，即“多样性与冗余”和“连通性”，以四个指标为代表：生产多样性；供应多样性；进口依赖以及从哪个国家进口食品。每个指标均使用FAOSTAT数据作为关于四个营养成分（蛋白质，水果和蔬菜，脂肪和卡路里）的特定国家指标进行计算。作者还研究了这四个指标如何随时间演变。然后根据各个指标与营养成分组合的表现对国家进行排名。
题目：The hidden potential of urban horticulture
作者：Jill L. Edmondson, Hamish Cunningham, Daniele O. Densley Tingley, Miriam C. Dobson, Darren R. Grafius, Jonathan R. Leake, Nicola McHugh, Jacob Nickles, Gareth K. Phoenix, Anthony J. Ryan, Virginia Stovin, Nick Taylor Buck, Philip H. Warren & Duncan D. Cameron
摘要：城市地区为园艺食品的生产提供了巨大潜力，但是仍然存在扩展城市园艺的空间以及如何将其可持续地整合到现有城市结构中的问题。 我们通过一个案例研究对此进行了探索，该案例表明，对于英国城市而言，潜在的可用空间相当于当前商业园艺人均足迹的四倍以上。 结果表明，城市中有足够的城市土地来满足其人口的水果和蔬菜需求。 在此案例研究的基础上，我们还提出了一个通用的概念框架，该框架确定了实现尚未开发的城市园艺潜力的关键科学，工程和社会经济挑战以及机遇。
题目：Livestock policy for sustainable development
作者：Zia Mehrabi, Margaret Gill, Mark van Wijk, Mario Herrero & Navin Ramankutty
摘要：畜产品的生产和消费正在以环境，人类健康和动物福利为基础进行审查。 但是，大量证据表明，畜牧业与联合国可持续发展目标之间存在复杂的相互作用，畜牧业干预的问题空间和解决方案空间因情况而异。 为了避免与提出政策建议的证据不完整或相互矛盾有关的不确定性，我们建议更加集中于针对全球目标的本地解决方案，并适当注意它们之间发生的跨规模反馈。 我们的分析提供了一个视角，着眼于平衡畜牧业的成本和收益，并可以用来定义更好的畜牧政策，从而引导地球走向更加可持续和粮食安全的未来。
题目：Impacts of ozone and climate change on yields of perennial crops in California
作者：Chaopeng Hong, Nathaniel D. Mueller, Jennifer A. Burney, Yang Zhang, Amir AghaKouchak, Frances C. Moore, Yue Qin, Dan Tong & Steven J. Davis
摘要：温度和空气污染的变化会影响农业生产率，但是大多数相关研究都集中在主要的一年生作物（例如小麦，玉米，大豆和水稻）上。相比之下，人们对气候变化和空气质量对诸如水果和坚果等多年生作物的影响知之甚少，这对饮食多样性和营养很重要，就经济价值而言，约占加利福尼亚农业的38％。此外，多年生作物的适应能力可能受到其寿命长和有时高昂的建立成本的限制。在此，根据历史数据的统计模型和缩减的气候模型预测，我们共同评估了气候和臭氧水平对加利福尼亚多年生作物历史和未来产量的影响。尽管迄今为止对许多多年生作物而言，变暖的影响在统计学上并不显着，但大多数多年生植物的产量对环境臭氧表现出显着的负响应，范围从草莓的−2％到鲜食葡萄的−22％，这意味着总损失约为每年10亿美元。这表明，加利福尼亚州空气质量的历史改善，减少了臭氧的暴露，可能对该州多年生作物的产量产生了巨大的，无法说明的共同利益，而进一步减少污染可能会带来额外的收益。确实，高产和高臭氧破坏区域的共地处分表明，通过减轻污染来提高农作物产量的机会很大。
题目：Policy packaging can make food system transformation feasible
作者：Lukas Paul Fesenfeld, Michael Wicki, Yixian Sun & Thomas Bernauer
摘要：重新设计粮食生产和消费是限制全球变暖，水土流失和生物多样性丧失的关键。但是，由于潜在的有效政策干预会干扰公民的日常生活，因此改变食品体系可能会涉及政治可行性问题。在这里，我们表明，政策打包（不同政策措施的系统捆绑）可以帮助减轻政治可行性和解决问题的有效性之间的潜在权衡。我们与来自中国，德国和美国的公民一起进行联合实验，以仔细研究对旨在减少食品系统对环境的影响的不同政策组合的支持。我们的结果并不支持普遍的说法，即昂贵的基于市场的措施或推动措施本身获得的支持要少于非基于市场的措施或拉动措施。相反，他们表明公民甚至可能会支持成本高昂的政策，但是这种支持因国家/地区而异，并且取决于政策措施，其严格程度和收入指定用途的特定组合。