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基因组学预测农作物抗压能力

“我们希望,这种方法可以培育出新的气候智慧型品种,以帮助那些在世界上条件最恶劣的作物种植区谋生的农民们。”

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由美国堪萨斯州立大学的遗传学家领导的一项新研究显示,农作物的基因组适应性特征有助于预测农作物品种如何应对来自环境的压力。


在该大学未来创新实验室从事高粱和小米的协同研究的农学助理教授Geoff Morris说,这项研究首次证实了基因组适应性特征有助于识别植物是否能适应一定的环境压力(如干旱或有毒土壤)。


研究人员使用高粱进行了这项研究。在世界范围内,高粱是最古老和最广泛种植的谷类作物之一,它种植于亚洲、非洲以及世界上某些条件最恶劣的农作物种植区,农作物基因库中已经收集和储存了全世界的43000多个高粱品种。


Morris说:“高粱生长在世界上某些最恶劣的气候条件下,有近5亿人依赖高粱为主食,我们需要继续提高它的产量以及适应恶劣环境的能力,使得这种重要的农作物能够生产更多的粮食,减少损失。”


Morris和康奈尔大学以及国际半干旱热带作物研究所(ICRISAT)的同行们,从农作物基因库中选取了2000多个高粱品种,采集了它们的基因组遗传信息的“快照”。这些高粱品种都来自于非洲或印度的某些特定的村庄,研究人员能够将每个品种的遗传差异与其特定的生存环境对应起来。


有了这些数据,Morris和哥伦比亚大学地球研究所的Jesse Lasky能够比对每个植物品种的环境适应特征。这一特征反映了世界各地不同的植物品种对环境(如干旱和土壤中的有毒金属)的适应能力。


该团队随后对植物进行了耐干旱测试,以测试基因组分析能否预测哪些植物可以在干旱环境下茁壮成长。在印度国际半干旱热带作物研究所和得克萨斯大学奥斯汀分校,该团队测试了数百个不同的高粱品种对干旱的反应。数据显示,基因组特征能够识别哪些品种最有可能适应压力。


研究人员建立起一个数据库,旨在帮助发展中国家利用有限的资源更好地预测,哪些高粱品种能适应环境和生产季节的气候变化。


Morris 说:“基因组学分析永远不能取代测试,但是它可以帮助我们识别哪些品种和基因能够提高抗压性。我们希望,这种方法可以培育出新的气候智慧型品种,以帮助那些在世界上条件最恶劣的作物种植区谋生的农民们。”


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