氣候變遷透過持續溫度升高和突發性強降雨的環境變化，以及更頻繁發生乾旱、熱浪和過量的降雨的極端氣候影響糧食生產。該糧食系統已經受到氣候變遷的影響，如不斷增長的人口依賴高度集中於稻米、小麥、玉米和大豆四種關鍵作物的生產地點，此外，COVID-19疫情的流行暴露出全球糧食系統的弱點。在本篇文章中，作者研究了多個關鍵作物產區收割失敗可能發生的變化及對社會潛在的經濟影響，其中作者將收成下降定義為關鍵作物年度生產週期減產，並對全球糧食體系有潛在影響的主要產區。 　　全球糧食系統因氣候轉變將變得多脆弱呢？使全球糧食系統因氣候變遷變得脆弱的綜合因素如下： 對少數穀類的依賴性高：人們的飲食高度依賴稻米、小麥、玉米和大豆特定作物，它們幾乎佔全球飲食熱量的一半，其中稻米和小麥各佔19%和18%。 生產地區過度集中：60%的全球糧食主要來自中國、美國、印度、巴西和阿根廷等五個國家，但糧食生產卻集中在各國家的少數地區，例如：根據農業部的數據顯示印度88%的小麥產自該國北部的五個邦，美國61%的玉米產量來自中西部的5個州，這意味著若極端氣候發生在這些地區將影響全球大部分的糧食產量。 進口穀物的依賴性日益增加：依賴這些穀物的人口正持續增加，特別是發展中國家，主因是該國種植穀物具有競爭劣勢，因此從國外進口穀物比國內生產便宜，例如：阿爾及利亞、埃及、墨西哥和沙烏地阿拉伯是穀物的大宗進口國，而中國則是高度依賴大豆進口。 有限的穀物儲存量：穀物儲量會影響糧食系統應對糧食生產短缺的能力，因為它為穀物價格波動提供了緩衝效果，然而，儘管現今儲存量很高，但這樣的儲存量似乎不足以承受巨大衝擊。 2030年穀物減產15%的可能性翻倍，並可能影響全球穀物價格 　　研究分析發現多個糧食產區因極端氣候的問題造成全球作物歉收，如玉米的生理閾值（threshold）約20℃，超過該生理閾值時則造成玉米產量急劇下降；同樣地，乾旱和極端降水（超過季節性降水約0.5公尺）皆造成次優的產量。2019年資料指出，美國中西部為全球生產玉米的其中一個重要產區，夏季溫度升高且春季降雨過多的可能性較高，進而導致歉收的可能性增加，然而小麥主要的產區卻因過多降雨與氣溫偏高而受益。【延伸閱讀】荷蘭與聯合國環境規劃署、日本共同設立因應全球氣候變遷研究中心 　　根據分析結果，全球作物歉收在未來十幾年發生的可能性與嚴重性將會提高，如1998至2017年，每100例案件中就發生1次穀物生產受到超過15%的衝擊，然而，到2030年時，發生這種事件的可能性將會翻倍，表示以2030年為中心的十年間，至少發生一次歉收的機率為18%，而大於10%的收益率衝擊的年概率從6%上升至11%或是10年間的累積概率從46%提升至69%。 　　由於當前的庫存/使用比率僅佔消費量的30%，幾乎不會在一年內消耗完全球糧食，然而過去也曾觸發食品價格暴漲的事件，因此，無法保證糧食產區歉收時不會發生這種狀況。在這份分析中，作者假設糧食產區歉收時，庫存/使用比率會降至20%，即在當年度全球供給量降至15%。在這種情況下，歷史紀錄表明短期內作物價格將100%飆升或更高，更廣泛的來看，這種規模的負面經濟將衝擊到社會、政治動盪、全球衝突提升和恐怖主義的加劇。 決策者已開始建立更具韌性的糧食體系，但尚有更多待執行事務 　　根據過去10年食品價格的浮動，G20（Group of Twenty, 二十國集團）定案一項行動計劃來降低價格的波動。根據這項計畫，本報告提供一系列符合政府、農產貿易商與多邊組織（multilateral organisations）能同時進行的行動方針，如下: 政府：藉由採用短期內過多的庫存可增加長期的糧食價格的彈性，但仍有其他的挑戰，如高庫存量在低價時期會造成資源浪費，另外，當難以從全世界市場上獲得大量的穀物且各國皆有支付保費的風險時，其無法提供立即的效益。因此，政府可考慮增加非食用穀物的運用性，如監管機構可明確的引入生物燃料需求的相關機制。 農產品貿易商： 政府可補助私營部門以鼓勵增加儲藏設施或投資改善運輸基礎設備（例如：鐵路路線和港口），使貿易商可根據此項政策擬定公司的長期性策略，如庫存容量、相關利用性的投資和貿易策略，進而提高35至40%的全球庫存使用率，即可抵消15%的歉收率。 多邊組織：世界銀行和農糧等組織建議考慮建立虛擬儲備，在高糧價時期，增加現貨市場的賣空可能有助於降低價格。然而，這樣僅限於市場反應過度（例如：實施出口禁令）以及沒有實際糧食短缺下起作用，因此，這些組織也可探索出創新機制的設計，以提高私人部門的庫存率。 　　雖然當今世界平均生產的糧食足以滿足不斷增長的人口，然而極端氣候造成糧食短期價格上漲，進而可能影響約全球7.5億貧困人口並產生廣泛的連鎖衝擊。在豐收年增加產量和庫存量，並提升糧食作物最大程度消耗之靈活性，藉以大大減少糧食不足的風險。

豆科植物透過共生菌–根瘤菌將大氣中的氮固定於根部中。因此，植物必須有能夠精確地辨識出共生體之機制，以免遭到病原菌感染。為此，奧胡斯大學的研究團隊發現豆科植物利用在細胞表面不同受體蛋白（LysM）上的小型基因結構序列來辨別致病性（幾丁質）或共生信號分子（Nod因子），從而將訊號傳遞出來使植物產生抗菌防禦或共生反應，該研究發表於Science國際期刊。 　　事實上，所有陸生植物皆有LysM，但尚不清楚植物對微生物會產生何種反應。因此，研究團隊透過使用相似的受體來辨別重要元素，但具有相反的功用以做為系統分析之背景。其中，Nod受體的第一個結晶結構是一項突破，使研究團隊對這些受體有更好的了解，進而引領植物工程的研究。Simon Boje Hansen表示為了真正了解這些受體，需要將結構生物學、生物化學與系統性功能試驗相互結合並應用於植物中，透過使用這種方法，研究團隊確定了在LysM1中辨識幾丁質和Nod因子的小型基因結構序列，這些小型基因結構序列即是產生免疫和共生反應的重要因素。【延伸閱讀】基因工程提升抗瘧疾藥物於植物中含量 　　Kasper Røjkjær Andersen表明這些極少數但很重要的殘基可將免疫與共生受體分開，而研究人員不但能鑑定出來，同時首次證明出透過改變這些殘基可重新編程LysM。此項研究成果為LysM提供工程設計所需的概念性理解，讓研究團隊朝向使穀類植物也具有豆科植物固氮能力之目標邁進，藉以降低會造成汙染的商業氮肥，並嘉惠較為貧困的農民。