土地和淡水是农业生产离不开的两大要素。
目前，全球可用耕地中只有约三分之一（37%）种植着粮食作物。尽管尚有潜在的耕地可以开发，但这些土地由于缺乏基础设施、森林覆盖或存在保护措施而未被开发。
除土地资源的缺乏，水资源短缺也是大问题。
虽然地球表面70%由水覆盖，但其绝大部分都是海水，只有3%是淡水资源，大部分还以冰的形式存在于冰川和极地冰盖之中。也就是说，地球虽然水资源丰富，但只有0.5%是可用的。而这其中有三分之二的水用于农业生产。
如果我们要减少用水量，就必须促进农业生产朝着更可持续和高效方向发展。随着全球人口的不断增长，人类需要在更少的耕地面积上用更少的水生产出更多的粮食。
而现代农业将助力农业可持续和高效的发展。
利用海水和无土栽培
如何用更少的土壤和淡水生产粮食呢？
选择之一是从储备的海水中去除盐分得到淡水。澳大利亚南部的农场利用太阳能来提取海水，经脱盐处理后产生淡水，并用于大型温室的作物种植。不仅如此，这类温室还通过水培系统种植作物，无需土壤，因此可以推广到土壤贫瘠地区。这将会极大地减少炎热和干旱地区的淡水使用量。
如果种植者能够利用更少的水，同时还能保持同样的产量，那么水资源的短缺问题也将得到极大的缓解。虽然搭建温室的成本仍是问题，但这一选择对干旱多发地区尤为重要。
超越传统农业：植入抗旱基因
另外一个选择即是通过基因工程的方法让作物具有抗旱能力。
植物科学家们正在努力寻找那些能够让植物在干旱和半干旱条件下依然生长良好的基因。比如，是什么基因让旱稻能够在干旱的土壤中生存，而水稻则需要在灌溉充足的水田中才能生长？
一旦确定了抗旱的关键基因，科学家们就可以利用基因工程的方法将这些基因引入到作物中去。一直以来，种植者都是通过缓慢而艰苦的选择育种和多代杂交的方法来得到抗旱作物品种，而基因工程则可以提供一种捷径。
最近的一项研究，在不同的鹰嘴豆品种中发现了多样化的根系结构。人们希望在未来的研究中，能够找出其中使某些根系结构在干旱土壤中获取水分和营养物质方面表现更高效的基因。一旦确定了遗传因素，科学家们就能够直接将这类基因引入植物中，提高植物获取水分的能力。
植物能够抗旱的一个关键因素是一种名为脱落酸（ABA）的植物激素，它能够提高干旱条件下植物的水分利用效率。不过，脱落酸同时也会降低光合作用效率，长期来看会影响植物生长，导致产量下降。
然而植物并不总是有取有舍：现代作物已经失去了一个能够让早期陆生植物（如苔藓）耐受极度干旱条件的关键基因。正是这个基因让早期植物能够在5亿多年前从淡水环境转移到陆地上来。现代沙漠地区的苔藓类植物也还会通过叶片收集水分，帮助它们在干燥的环境中生存。
这是植物科学家们面临的最大挑战。为了得到能够在最低灌溉条件下生长、最终有助于缓解水资源匮乏问题的改良作物，我们将不得不重新引入这套许多“高等”植物已经失去而苔藓类作物赖以生存的耐旱系统。
全面的科学研究均得出结论：目前市场上通过安全评价的基因工程作物是安全的。
然而，一些对于基因工程的顾虑仍然存在：这其中的部分原因是沟通不顺畅。在地球人口大爆炸的今天，人类将面临诸如粮食危机、资源紧缺等诸多问题，而潜力巨大的基因工程作物不应该被忽视。
