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給花生找“親戚”增強(qiáng)抵抗力

2021-06-23 03:15:16 來源:《中國科學(xué)報》

現(xiàn)代花生是在10000至5000年前“創(chuàng)造”出來的。當(dāng)時兩個二倍體祖先偶然相遇,變成四倍體。當(dāng)馴化的花生走遍世界各地,出現(xiàn)在從亞洲到非洲再到美洲的美食中時,野生的親戚們卻呆在南美洲的家里。

在進(jìn)化過程中,現(xiàn)代花生失去了其遺傳多樣性和抵御真菌、病毒的能力,但獲得的品質(zhì)使自身變得實惠、美味且能可持續(xù)生產(chǎn),以至于全世界的人都種植和食用花生。這可看作是一種基因上的權(quán)衡。

幾十年來,植物育種家已經(jīng)知道花生野生親緣種多樣性的價值,但直到最近,他們才追蹤到這些有價值的野生基因。

美國佐治亞大學(xué)、希臘雅典野生花生實驗室的科研團(tuán)隊一直在研究花生野生親緣種,尤其是它們適應(yīng)性特征在基因組的位置。他們的目標(biāo)是對野生種有足夠的了解,以充分利用其有利的遠(yuǎn)古基因,同時保持種植者和消費者所需要的現(xiàn)代性狀。

“大部分野生種仍生長在南美洲,但不是隨便就能碰到,必須用‘收藏家的眼睛’在矮樹叢中發(fā)現(xiàn)它們?!币吧ㄉ鷮嶒炇邑?fù)責(zé)人Soraya Leal-Bertioli說。

可是,這些野生親戚不能再在自然界中與花生繁殖了,因為它們是二倍體?!艾F(xiàn)代花生不想與這些‘丑’親戚混為一談,但我們可以為其配對?!盠eal-Bertioli說。

研究人員已經(jīng)成功創(chuàng)造出可以與花生雜交的四倍體野生種。這些新品系將為植物育種家提供遺傳資源,使其得到高產(chǎn)、具有抗病性和可持續(xù)性的花生新品種。相關(guān)成果近日發(fā)表于《植物登記雜志》。

第一組新品系可以抵抗花生葉斑病,這是每年導(dǎo)致佐治亞州的花生生產(chǎn)商損失2000萬美元的病害;也可以抵抗根結(jié)線蟲,這是一個已批準(zhǔn)的化學(xué)品無法解決的問題。它們是“誘導(dǎo)異源四倍體”,這意味著通過復(fù)雜的雜交將野生二倍體轉(zhuǎn)化為四倍體。

第二組的3個品種均來自5個花生近緣種,表現(xiàn)出對葉斑病的抗性。其中一種還能抵抗番茄斑點枯萎病毒,這種病會摧毀沒有自然抵抗力的花生作物。

創(chuàng)造第一個可育的異源四倍體是一個挑戰(zhàn),但之后科學(xué)家可以將其與花生雜交,并通過世代選擇合適的性狀。植物育種家能夠利用它們,以獲得兩者的最佳組合——果實大小和味道都與現(xiàn)代品種相當(dāng),且具有野生種的抗病能力。

佐治亞州和其他州的花生產(chǎn)業(yè)已經(jīng)展開了對花生和兩個祖先種的測序工作。有了利用基因組開發(fā)的遺傳分子標(biāo)記,育種家不僅可以了解一種植物某個理想性狀,還能確認(rèn)負(fù)責(zé)該性狀的基因組區(qū)域,并可以將DNA圖譜分析與傳統(tǒng)的田間選擇相結(jié)合,加快培育新品種的復(fù)雜過程。

這些優(yōu)良性狀的分子標(biāo)記為花生育種群體提供了遺傳資源。隨著工作的不斷進(jìn)行,《植物登記雜志》還將發(fā)布其他抗重要病害的花生種質(zhì)。(王方

[ 責(zé)編:武玥彤]

標(biāo)簽: 花生 親戚 增強(qiáng) 抵抗力