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    要养活全世界,小麦基因图谱很重要

    2018-08-29 09:44 | 作者: Panda | 标签: 小麦

    提要:通过了解所有基因的位置,现在,研究人员就有可能进一步了解这些基因之间如何协同工作,以控制诸如抗旱性、增加营养价值和高产等性状。结合使用基因编辑技术,研究人员可以更快更精确地添加他们需要的特征。

    基因农业网(Panda)编译报道:一份小麦基因图谱的公布,打响了开发“应对气候变化”小麦作物竞赛的发令枪。

    这是一个由各国科学家组成的研究小组,他们共同确定了10万多个小麦基因的位置。研究人员称,这张小麦基因图谱将加速新作物品种的开发,以应对气候变化带来的热浪。该研究已经发表在《科学》杂志上。

    诺里奇约翰英尼斯中心(John Innes Centre)作物遗传学项目负责人克里斯托瓦尔•乌乌伊(Cristobal Uauy)教授将此次对小麦基因的精确定位描述为“改变游戏规则的创举”。

    “面对气候变化和人类日益增长的需求,我们必须找到可持续生产小麦的方法,”他告诉BBC新闻。

    “这正是我们多年以来一直期待的事情。整个人类文明都应该对此感到非常兴奋,因为现在,我们将第一次实现一直以来想要的小麦的针对性进展,从而在未来养活全世界。”

    这件事为什么那么重要?

    据联合国粮食及农业组织(FAO)估计,到2050年,全球人口将增至96亿,因此小麦产量需要增加60%才能养活这么多人口。这项工作大部分是由位于墨西哥城附近的国际玉米和小麦改良中心(CIMMYT)进行的。该组织致力于开发作物新品种,以帮助世界上一些最贫穷国家农民提高粮食产量。

    几十年来,CIMMYT一直在尝试通过传统杂交培育出的作物新品种,用于提高产量和抵御新的疾病。但是据CIMMYT的小麦研究主管拉维·辛格博士称,预计由气候变化引起的高温天气将会增加,因此,开发那些需要较少水和能忍受更高温环境的新品种成为他们的首要任务。

    他说:“在生长期最关键的几个月里,如果夜间气温上升一度,就可能会损失8%的产量。因此,气候适应能力是我们育种项目中需要考虑的主要因素之一。”

    这张小麦基因图谱将如何帮助养活世界?

    科学家们每年通过传统的杂交育种技术培育出数千种新品种的小麦,这些小麦的性状是通过育种家肉眼观察选择出来的。这个过程效果不错,但是很辛苦,也很费钱。这也是一场数字游戏,因为每一次进行品种杂交时,我们都无法确知得到的作物是否能正确组合来自父母亲本的优秀基因,表现出我们想要的性状,成功的几率大概与中彩票差不多。从培育一个新品种,到农民种到农田里,一般需要10到15年的时间。

    研究人员目前已经发现了10万多个小麦基因,并确定了其在小麦基因组中的位置。他们据此制作了一张小麦基因组图谱,显示并标注出小麦基因组上所有最重要的位置。
    通过了解所有基因的位置,现在,研究人员就有可能进一步了解这些基因之间如何协同工作,以控制诸如抗旱性、增加营养价值和高产等性状。结合使用基因编辑技术,研究人员可以更快更精确地添加他们需要的特征。

    真的有必要使用基因编辑吗?

    对于使用基因编辑来促进农业生产持批评态度的人认为,我们有足够的食物来养活全球人口。问题是,全世界的食物并没有按照适当的比例分配给那些真正需要食物的人。CIMMYT全球小麦项目主任汉斯·博冉(Hans Braun)博士深以为然。不过,他认为,政治层面的解决方案比基因编辑技术要困难得多。

    他解释说:“例如,在北非和西亚地区,小麦占全部居民膳食供能比例的40%到50%。在这些地区,生产足够的小麦作物绝对是保障国家粮食安全的最重要的事项。他们在过去已经进口了很多小麦,进口越多,对其他国家的依赖性就越强。”

    英国基因观察运动组织的海伦·华莱士博士(Helen Wallace)则认为,研究人员应该谨慎措辞,不要“过度承诺”。

    她说:“实际上,基因编辑所能产生的效果将受到小麦作物本身及其与环境相互作用的复杂性的限制。”

    “例如,营养改变有时会使一种作物对害虫更具有吸引力,或是给某些食用这种作物的人带来不良影响。严格的监管、可追溯性和标签将是?;せ肪?、健康和消费者选择的关键。”

    得到这张图谱究竟有多难?

    来自20个国家的73个研究机构200名科学家为这张小麦基因图谱付出了巨大努力。他们共同鉴定了21个小麦基因组染色体的组成,以及107,891个基因在小麦染色体上的精确位置。

    它由160亿个碱基对组成,比20年前完成的人类基因组大5倍多。

    除此了这些挑战之外,小麦还有三个独立的亚基因组。这使得科学家很难将每个亚基因组区分开来,并将它们按正确的顺序排列。


    原文:https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-45173968

    来源:基因农业网

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