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培育能够抵抗洪涝灾害的农作物

老郝 2019-09-28 145°c

在主要的粮食作物中,目前只有水稻能够挺过大规模降水。如今,这种情况马上就会改变——对于降雨频率和强度都在增加的地球来说,真是一个好消息。

培育能够抵抗洪涝灾害的农作物

根据最近发布在Science上的论文,研究人员比较了水稻和其它植物的基因。这些植物(一种野生番茄,一种商业种植番茄和一种类似于苜蓿的植物)都有至少68个共同的基因系,它们可以因外界的洪涝环境而被激活。

稻米从生长在热带地区的野生物种驯化而来,适应了季风和涝灾。与这种适应有关的一些基因也存在于其他植物中,但是进化未完全,还无法激活。

加州大学河滨分校的遗传学教授Julia Bailey-Serres说:“我们希望利用从水稻中获得的信息来帮助激活其他植物中的基因,使作物能够在涝灾中生存。”

研究小组检查了位于植物根尖的细胞,因为根是洪涝灾害的第一反应者。根尖和芽也是植物最大的生长潜力区域。团队深入研究,测定了根尖细胞中的基因,以了解其在被水覆盖和缺乏氧气时能否被激活以及如何被激活。

加州大学河滨分校的Mauricio Reynoso.说:“我们以前所未有的细节水平,分析了DNA指导细胞产生特定应激反应的方式。”

研究合著者、加州大学戴维斯分校的植物生物学副教授Siobhan Brady补充说:“这是首次以这种全面,跨越进化进程中不同物种的方式研究作物的泛洪适应。”

泛洪适应中涉及的基因被称为淹没上调家族(SURFs)。加州大学戴维斯分校的植物生物学教授Neelima Sinha说:“由于稻谷和其他物种的祖先在多达1.8亿年前就进入了不同的进化分支,因此我们没想到会发现68种SURF。”

尽管在洪水实验中所有植物均激活了SURFs,但却不如水稻有效。原本生长在沙漠土壤中的野生番茄物种被洪水淹没后死亡。

在未来,气候变化还会制造出更为严重的干旱,进一步考验农作物对恶劣环境的适应力。但是,Bailey-Serres说,与干旱相比,对泛洪适应的研究明显不足,这使得我们的工作更加重要。

该团队现正在计划其他的课题,好进一步提高因过量水分而死亡的植物的存活率。

今年——降雨过多使玉米、大豆和苜蓿等农作物歉收——不是第一年。洪水还影响农作物的质量。随着气候的不断变化,这种趋势可能会越演越烈。如果无法确保我们的作物适应环境,全世界的粮食供应的安全都会受到威胁。

Bailey-Serres说:“想象一下全世界的儿童都陷入饥荒之中……作为科学家,我们迫切地需要能够抵御洪水的农作物,确保未来的粮食安全。”

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