增强抵抗力以至于全世界的人都种植和食用花生

2021-07-29 16:38:48

现代花生是在10000至5000年前“创造”出来的。当时两个二倍体祖先偶然相遇,变成四倍体。当驯化的花生走遍世界各地,出现在从亚洲到非洲再到美洲的美食中时,野生的亲戚们却呆在南美洲的家里。

在进化过程中,现代花生失去了其遗传多样性和抵御真菌、病毒的能力,但获得的品质使自身变得实惠、美味且能可持续生产,以至于全世界的人都种植和食用花生。这可看作是一种基因上的权衡。

几十年来,植物育种家已经知道花生野生亲缘种多样性的价值,但直到最近,他们才追踪到这些有价值的野生基因。

美国佐治亚大学、希腊雅典野生花生实验室的科研团队一直在研究花生野生亲缘种,尤其是它们适应性特征在基因组的位置。他们的目标是对野生种有足够的了解,以充分利用其有利的远古基因,同时保持种植者和消费者所需要的现代性状。

“大部分野生种仍生长在南美洲,但不是随便就能碰到,必须用‘收藏家的眼睛’在矮树丛中发现它们。”野生花生实验室负责人Soraya Leal-Bertioli说。

可是,这些野生亲戚不能再在自然界中与花生繁殖了,因为它们是二倍体。“现代花生不想与这些‘丑’亲戚混为一谈,但我们可以为其配对。”Leal-Bertioli说。

研究人员已经成功创造出可以与花生杂交的四倍体野生种。这些新品系将为植物育种家提供遗传资源,使其得到高产、具有抗病性和可持续性的花生新品种。相关成果近日发表于《植物登记杂志》。

第一组新品系可以抵抗花生叶斑病,这是每年导致佐治亚州的花生生产商损失2000万美元的病害;也可以抵抗根结线虫,这是一个已批准的化学品无法解决的问题。它们是“诱导异源四倍体”,这意味着通过复杂的杂交将野生二倍体转化为四倍体。

第二组的3个品种均来自5个花生近缘种,表现出对叶斑病的抗性。其中一种还能抵抗番茄斑点枯萎病毒,这种病会摧毁没有自然抵抗力的花生作物。

创造第一个可育的异源四倍体是一个挑战,但之后科学家可以将其与花生杂交,并通过世代选择合适的性状。植物育种家能够利用它们,以获得两者的最佳组合——果实大小和味道都与现代品种相当,且具有野生种的抗病能力。

佐治亚州和其他州的花生产业已经展开了对花生和两个祖先种的测序工作。有了利用基因组开发的遗传分子标记,育种家不仅可以了解一种植物某个理想性状,还能确认负责该性状的基因组区域,并可以将DNA图谱分析与传统的田间选择相结合,加快培育新品种的复杂过程。

这些优良性状的分子标记为花生育种群体提供了遗传资源。随着工作的不断进行,《植物登记杂志》还将发布其他抗重要病害的花生种质。

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