在關於種植轉基因作物(即轉基因生物)安全性的激烈辯論陰影下,傳統的雜交育種的潛力在農業界引起了不小的轟動。
最近,一組研究人員仔細研究了高粱的基因組。高粱是一種耐旱的禾本科作物,為亞洲和撒哈拉以南非洲地區的 5 億人提供食物。與經過超級培育的近親——玉米、水稻和大豆不同,儘管高粱在 8000 多年前就被馴化,但它仍然以其原始野生品種生長。這種多樣性對科學家來說非常珍貴,他們說,將馴養的高粱與野生親緣雜交可能會產生一種超級作物,能夠養活更多的人,抵抗害蟲,最重要的是,在氣候變化面前茁壯成長。
就像複雜電子裝置使用者手冊中的示意圖一樣,基因組序列列出了生物體的遺傳組成部分——使科學家能夠確定其 DNA 的哪些部分負責特定性狀。雖然等位基因(或基因的替代形式)控制諸如植物高度之類的特定特徵,但一組基因會影響植物對環境壓力的反應。“某些理想性狀,如耐旱性或抗蟲性,在某些物種中不存在,而在另一些物種中存在,但是如果沒有訪問整個基因組,你就看不到這一點,”澳大利亞昆士蘭州農業、漁業和林業部 Emma Mace 說,她是 8 月 27 日發表在《自然通訊》雜誌上的一項研究的主要作者。這項工作為有興趣以傳統方式透過理想品系的異花授粉來創造更好作物的研究人員奠定了基礎。
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該研究的合著者、昆士蘭農業和食品創新聯盟的副教授大衛·喬丹說,由於高粱的野生和馴養品種可以成功雜交,未來的高粱種植者可以獲得豐富的遺傳多樣性資源。由此產生的品系可能足夠穩定,可以讓農民一代又一代地生產它們,而無需返回親本品系。
與其他流行的糧食作物一樣,高粱的馴養品種也屈服於一種被稱為遺傳瓶頸的趨勢,當農民或育種者透過選擇諸如更甜的水果或更大的種子等有利性狀而大大降低物種的遺傳多樣性時,就會發生這種情況。但將其中一個馴養版本與野生型別的高粱雜交,另一種品種就誕生了。“這為人們追求尚未充分利用的自然多樣性開闢了新的場所,”克萊姆森大學植物育種和遺傳學教授斯蒂芬·克雷索維奇說,他沒有參與這項研究,但正在與澳大利亞團隊合作,進一步研究利用高粱基因組序列資訊。
此外,這項研究提供了對遺傳多樣性如何在生物體內組織起來的見解。克雷索維奇說,找到他所謂的“有用性狀的熱點”可以幫助科學家不僅創造出更高產的作物,還可以創造出更有效的育種專案。這些資訊對於發展中國家的專案特別有用,它可以使科學家在不犧牲對確保作物成功至關重要的多樣性的前提下,有針對性地選擇他們需要的性狀。