科学家使用外来的DNA来帮助创造"耐气候变化"作物

科学家使用外来的DNA来帮助创造"耐气候变化"作物随着世界面临气候变化的后果,具有气候适应性的作物正变得越来越重要。通过拥有能够承受极端环境压力的作物,粮食安全得到了改善,因为农民即使在具有挑战性的条件下也能够种植作物。这反过来又有助于解决全球饥饿问题,因为即使面对不断变化的气候,粮食生产仍然稳定。位于墨西哥的田间试验也强调了关键作物的遗传多样性的重要性,几十年的选择性育种已经降低了它们适应迅速变暖的地球的能力。随着气温上升和天气事件变得更加极端,主要粮食作物继续满足全球需求的能力存在着越来越多的不确定性。小麦为全球提供的卡路里比任何其他作物都多,但世界各地种植的大多数小麦的遗传变异有限,使其容易受到气候变化的影响。研究报告的作者、厄尔尼诺研究所的组长安东尼-霍尔教授说:"小麦占全球消耗的热量的20%左右,并且在世界各地广泛种植。但是我们不知道我们今天种植的作物是否能够应对明天的天气。更糟糕的是,开发新品种可能需要十年或更长时间,因此迅速采取行动至关重要。"与CIMMYT合作,厄勒姆研究所的研究人员在墨西哥的索诺拉沙漠建立了为期两年的田间试验。他们研究了149个小麦品系,从广泛使用的精英品系到那些选择性培育的品系,其中包括来自墨西哥和印度的野生近缘植物和土地品种的DNA。该研究的共同作者、CIMMYT小麦生理学负责人MatthewReynolds说:"将精英品系与外来材料杂交有其挑战。公认的风险是带来的不良性状多于理想性状,因此这一结果代表了在克服这一障碍方面的一个重大突破,以及继续利用遗传资源来提高气候复原力。"这些种子在季节晚些时候播种,迫使植物在更热的月份里生长,使这些作物处于那种热应力之下,而随着全球气温上升,这种热应力预计将成为常态。他们发现用外来DNA培育的植物比没有这种DNA的小麦产量高50%,重要的是,在正常条件下,这些外来品系的表现并不比精英品系差。研究人员对这些植物进行了测序,以确定导致耐热性增加的具体基因差异。他们确定了可以将这种有益的外来DNA有针对性地引入精英品系的遗传标记,为提高气候复原力和减轻大范围的作物歉收提供了一种快速的方法。研究报告的作者、厄勒姆研究所的博士生BenedictCoombes说。"当我们试图用更少的土地生产更多的食物来养活不断增长的全球人口时,我们迫切需要让我们种植的作物适应未来,以便它们能够在日益恶劣的气候下茁壮成长。我们发现,这一点的关键可能在于来自小麦野生近缘种和土地品种的基本未开发的遗传资源。"研究人员建议育种计划将耐热性能作为一种先发制人的策略,以生产能够应对较难预测的气候的小麦作物。霍尔教授补充说:"这是我们现在可以用于几乎立即产生影响的科学,田间试验,让我们知道需要寻找什么样的遗传标记,并与小麦育种者开始对话,所以这有望成为在未来几年为全球粮食安全做出贡献的众多步骤中的第一步。"我们的发现和采取的行动是希望世界各地的人们可以继续在他们的盘子里吃到有营养的食物。"该研究由UKRI-BBSRC资助,并得到了国际小麦产量伙伴关系(IWYP)和传统农业可持续现代化(MasAgro)的支持--这是农业和农村发展秘书处(SADER)和CIMMYT的倡议。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342411.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1342411.htm

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欧盟据称拟放宽对转基因作物的限制 以应对气候变化威胁

欧盟据称拟放宽对转基因作物的限制以应对气候变化威胁欧盟欲推广基因编辑技术欧盟计划建立一个新分类,即利用基因编辑创造新品种的作物,但这些作物本可以通过传统育种技术实现,包括抗旱的小麦和抗真菌的西红柿等。需要说明的是,基因编辑并非引入外来物种的基因改造,而是从相同或相似的物种中删除或添加基因。举个例子,将有大穗、产量高的小麦和粗茎、抗风能力强的小麦结合。欧盟官员表示,在干旱和洪水等气候灾害越来越频繁之际,这些新技术对于保持作物产量至关重要。由于使用基因编辑技术的作物不能自然生长,在欧盟境内需要获得全面的转基因授权才能推广。而欧盟是全球对转基因作物及产品管理最为严格的地区之一,鉴于公众和政界的反对压力,欧盟只批准了少数转基因作物,主要用于喂养动物。欧盟在草案中提出,将采取措施激励有助于可持续农业食品系统的植物产品,符合这一定义的作物将不必带有转基因标签。一位欧盟官员指出,科学和证明表明,这些也可以通过传统的作物育种来实现,只是基因编辑效率更高,因此从经济角度来看,欧盟需要基因编辑技术,以应对气候变化,并保障粮食安全。存在反对压力然而,绿色和平组织(Greenpeace)表示,它明确反对任何形式的放宽限制。该组织欧盟转基因活动人士EvaCorral指出,欧盟最高法院在2018年裁定,转基因生物法规应涵盖基因编辑。绿党和欧洲议会的其他议员也反对做出改变。然而,知情人士透露,大多数欧盟成员国都支持放宽转基因作物规定。欧盟官员表示,由于许多国家正在接受基因编辑作物,因此有必要放松监管,以确保相关研究得以在欧盟商业化。一位官员称:“这可能对全球产生积极影响,其他国家,特别是在粮食安全问题更为严重的地区,正在关注我们的行动,这对于他们应对气候变化非常重要。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367487.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1367487.htm

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科学家解密古老谷物Einkorn的DNA推出更有韧性、更有营养的面包品种这个长达52亿个字母的序列为了解不同小麦物种的进化起源提供了一个窗口。它可以帮助农民和作物育种者培育出抗病性更强、产量更高、耐寒性更好的面包小麦品种。利用基因多样性促进未来育种该研究的第一作者之一、前卡塔赫纳科技大学博士生哈宁-艾哈迈德(HaninAhmed)说:"通过了解小麦的遗传多样性和进化历史,研究人员现在可以利用其潜力开展未来的育种工作,并开发出更有韧性、更有营养的小麦品种。"最原始的二倍体栽培种一粒小麦是世界上最古老的驯化谷物之一,可追溯到一万多年前的中东肥沃地区,那里是一粒小麦种植的发源地。这种谷物被称为Triticummonococcum,至今仍被人们食用,其独特的风味和众多的营养价值深受人们喜爱。然而,千百年来,随着面包小麦的流行,它在全球粮食生产中的重要性逐渐下降。展示驯化小麦(左)和野生小麦(右)麦穗的Triticummonococcum绘画。70x50厘米,纸面水彩。图片来源:2023年RobynPalescandolo为KAUST的沙漠农业中心创作面包小麦品种一般产量较高,这使它们在大规模商业农业中更具经济可行性。然而,与野生小麦相比,现代面包小麦的遗传多样性有所降低,许多育种家现在担心的是,面对气候变化和新的疾病威胁,现有作物将如何生存。回到Einkorn,由于这种古老的谷物保持着较大的基因库,因此它可能蕴藏着开发面包小麦所需的基因秘密,这种面包小麦可以继续养活世界上不断增长的人口。为了揭开这些秘密,由卡塔赫纳科技大学的西蒙-克拉廷格和杰西-波兰领导的研究小组综合运用DNA测序技术,为野生和驯化的裸麦品种创建了高质量的基因组组装。研究人员以前认为,小麦的进化是一个稳定的过程,不同小麦物种之间的混合很有限。但Krattinger说:"我们的基因组分析现在显示,小麦的历史要复杂得多,涉及不同小麦品种之间的大量混合和基因流动。包括Einkorn在内,这种小麦很可能生长在靠近其他小麦品种的地方,导致这两种密切相关的小麦品种之间的DNA混合,这种情况至今仍然很明显。"正如人类基因组中含有尼安德特人表亲的序列一样,现代面包小麦基因组中也遍布着小麦DNA的残余。Krattinger指出,事实上,过去引进的一粒小麦基因可能在帮助面包小麦适应不断变化的气候条件方面发挥了作用。如果历史能够说明问题,那么未来也会如此,尤其是在现代分子指导育种技术的帮助下。实验室的资源将有助于把小麦中的有益基因精确地转移到面包小麦中。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418835.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1418835.htm

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寻找“超级马铃薯”-科学家创造出超级马铃薯庞基因组科学家们创建了一个马铃薯超级基因组,以确定抗逆性更强、营养更丰富的马铃薯的性状。这个庞大的基因数据库有助于开发抗病和适应气候的马铃薯,从而有利于全球粮食安全。在玛蒂娜-斯特罗姆维克(MartinaStrömvik)教授的领导下,该研究小组开发了马铃薯超级基因组,以确定可为下一代超级马铃薯铺平道路的遗传特征。Strömvik教授说:"我们的超级庞基因组揭示了马铃薯的遗传多样性,以及有可能在我们现代作物中培育出哪些类型的遗传特征以使其变得更好,它代表了60个物种,是迄今为止马铃薯及其近缘种基因组序列数据的最广泛收集。"基因组是生物体的一套完整的遗传指令,称为DNA序列,而庞基因组旨在捕捉一个物种内完整的遗传多样性,超级庞基因组还包括多个物种。马铃薯是世界上许多人的主食来源--就人类消费而言,它是仅次于水稻和小麦的全球最重要的粮食作物之一。Strömvik教授说:"野生马铃薯物种可以教给我们很多关于哪些遗传性状对适应气候变化和极端天气、提高营养质量和改善粮食安全至关重要的知识。"为了建立马铃薯庞基因组,研究人员使用超级计算机对来自公共数据库(包括加拿大、美国和秘鲁的基因库)的数据进行了压缩。据研究人员称,马铃薯基因组可用于回答有关这种重要作物进化的许多问题,这种作物是近1万年前秘鲁南部山区的土著居民驯化的。它还可以用来帮助识别特定基因,利用传统育种或基因编辑技术创造出超级土豆。科学家们希望开发出一种能够抵御各种形式疾病的作物,并能更好地抵御极端天气,如大量降雨、霜冻或干旱。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381289.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1381289.htm

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科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性微生物模型利用广泛的基因组数据为土壤碳模拟提供动力。图片来源:VictorO.Leshyk插图这个新模型使科学家们能够更好地了解某些土壤微生物如何有效地储存植物根系提供的碳,并为农业战略提供信息,以保护土壤中的碳,支持植物生长和减缓气候变化。"我们的研究证明了直接从土壤中收集微生物遗传信息的优势。在此之前,我们只掌握了实验室研究的少数微生物的信息,"论文第一作者、伯克利实验室博士后研究员吉安娜-马施曼(GiannaMarschmann)说。"有了基因组信息,我们就能建立更好的模型,预测各种植物类型、作物甚至特定栽培品种如何与土壤微生物合作,更好地捕集碳。同时,这种合作还能增强土壤健康"。最近发表在《自然-微生物学》杂志上的一篇新论文介绍了这项研究。论文的通讯作者是伯克利实验室的EoinBrodie和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的JenniferPett-Ridge,后者领导着"微生物持久存在"土壤微生物组科学重点领域项目,该项目由能源部科学办公室资助,以支持这项工作。看见看不见的东西-微生物对土壤健康和碳的影响土壤微生物帮助植物获取土壤养分,抵抗干旱、疾病和虫害。它们对碳循环的影响在气候模型中的体现尤为重要,因为它们会影响土壤中储存的碳量或在分解过程中以二氧化碳形式释放到大气中的碳量。通过利用这些碳构建自己的身体,微生物可以将碳稳定(或储存)在土壤中,并影响碳在地下的储存量和储存时间。这些功能与农业和气候的相关性正受到前所未有的关注。然而,仅一克土壤中就含有多达100亿个微生物和数千个不同物种,绝大多数微生物从未在实验室中被研究过。直到最近,科学家们才从实验室研究的极少数微生物中获得数据,为这些模型提供依据,其中许多微生物与需要在气候模型中体现的微生物无关。Brodie解释说:"这就好比根据只生长在热带森林中的植物所提供的信息,为沙漠建立生态系统模型。"为了应对这一挑战,科学家团队直接利用基因组信息建立了一个模型,该模型能够适应任何需要研究的生态系统,从加利福尼亚的草原到北极解冻的永久冻土。该模型利用基因组深入了解土壤微生物的功能,研究小组将这种方法用于研究加利福尼亚牧场中植物与微生物组之间的相互作用。牧场在加州具有重要的经济和生态意义,占陆地面积的40%以上。研究重点是生活在植物根部周围的微生物(称为根圈)。这是一个重要的研究环境,因为尽管根区只占地球土壤体积的1-2%,但据估计,根区储存了地球土壤中30-40%的碳,其中大部分碳是由根系在生长过程中释放出来的。为了建立这个模型,科学家们利用加州大学霍普兰研究与推广中心提供的数据,模拟了微生物在根部环境中的生长情况。不过,这种方法并不局限于特定的生态系统。由于某些遗传信息与特定的性状相对应,就像人类一样,基因组(模型所基于的)与微生物性状之间的关系可以转移到世界各地的微生物和生态系统中。研究小组开发了一种新方法来预测微生物的重要性状,这些性状会影响微生物利用植物根系提供的碳和养分的速度。研究人员利用该模型证明,随着植物的生长和碳的释放,由于根系化学和微生物性状之间的相互作用,会出现不同的微生物生长策略。特别是,他们发现,生长速度较慢的微生物在植物生长后期会受到碳释放类型的青睐,而且它们在利用碳方面的效率出奇地高--这使它们能够在土壤中储存更多的这种关键元素。这一新的观测结果为改进模型中根系与微生物之间的相互作用提供了依据,并提高了预测微生物如何影响气候模型中全球碳循环变化的能力。"这些新发现对农业和土壤健康具有重要意义。通过我们正在建立的模型,我们越来越有可能利用对碳如何在土壤中循环的新认识。这反过来又为我们提供了可能性,使我们能够提出保护土壤中宝贵的碳的策略,从而在可行的范围内支持生物多样性和植物生长,以衡量其影响,"马施曼说。这项研究强调了利用基于遗传信息的建模方法来预测微生物性状的威力,有助于揭示土壤微生物组及其对环境的影响。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420579.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1420579.htm

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