几千年来,全世界农民一直在用自己的智慧使玉米地方品种与当地环境相适应。现在,科学家通过一项史无前例的等位基因多样性研究,揭开了地方品种作物进化的秘密,并进一步揭示了影响玉米花期的遗传学基础以及玉米对气候变化的适应方式。这一发现为我们提供了一种探索和利用地方品种多样性的新途径,进而培育出能够适应气候变化的新品种,来应对不断出现的影响作物生产的各种挑战。此项研究成果刊登在《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志中 。
发现孕育计划(Seeds of Discovery,SeeD)是传统农业可持续现代化(MasAgro)项目的组成部分。该计划中,研究人员利用近年来基因组学的研究成果,对美洲大陆4,000余种种质资源进行了分析及DNA描述,并对与玉米适应性相关的基因进行研究。
值得关注的是,该研究从玉米基因组的4万个基因中识别出了100个基因,这些基因影响着玉米对纬度、海拔和生长季节的适应性,也影响着玉米作物的开花时间。
开花时间是指植物从种植到开花之间的这段时间,它能帮助植物适应不同的环境,是植物整合环境信息,平衡不同生长发育阶段开始时间点的基础机制,比如何时长叶子、何时结种子。种子决定着植物的下一代,这使得植物开花时间成为植物生命循环中尤其重要的属性。下个世纪,气候变化将会使天气状况日益不稳定,这也意味着玉米等作物将需要以前所未有的速度去适应环境变化,才能保持全球产量的稳定。
SeeD计划的玉米项目负责人、分子遗传学家萨拉·海纳(Sarah Hearne)表示,这项研究提供了一个“蓝图”,有助于我们迅速对玉米等极易变化的作物做出遗传资源评估,并从多样化的地方品种玉米基因组中识别出有用信息,进而加速并拓展抗逆品种的培育,使育种工程在历经千年的自然选择和人工选择后,实现进一步发展。
从品种多样性方面来看,这是有史以来针对玉米花期所做的最广泛的研究。此项研究利用地方品种来完成,其中对作物进行评估是一项极其困难和复杂的工作。
这项突破性研究由墨西哥农业、畜牧业、农业发展、渔业和食品部(SAGARPA)通过MasAgro项目支持开展,美国农业部农业研究所、康奈尔大学和美国国家科学基金会也协助完成了大量数据分析工作。
(编译 徐倩)