2015年8月27日 星期四

基因決定我要你,高粱!

基因決定我要你,高粱!

編譯 鄭舒允編輯 朵瑞絲柚柚、柴幗馨

美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)的遺傳學者所領導的新研究發現:不同作物的「基因組適應性特徵」(genomic signatures of adaption),能幫助農民預測不同的作物品種在各種生長逆境時的表現。

農藝學家從全世界蒐集了4萬多個不同的高粱品種,比較這些品種基因組間的差異,並分析這些差異是否能代表各品種在逆境下的適應力。未來期望能利用此系統,篩選出帶有特定「基因組適應標誌」的耐逆境高粱,作為育種材料或是栽培使用。

圖:高粱



高粱是古老的穀類作物,廣泛種植於非洲和亞洲,或是其他極度乾旱的貧脊地區。

農藝博士Morris表示:「高粱不僅能在各種不同的惡劣環境下生長,世界上也有將近5億多的人口以高粱為主食。為顧及糧食安全,增加高粱的產量以及其對惡劣環境的耐受性,是刻不容緩的議題。」也因此,高粱是農藝學研究的熱門物種。


研究團隊與熱帶半乾旱研究所合作(International Crops Research Institute for Semi-Arid Tropics, ICRISAT),從收集到四萬多個高粱品種的種原庫中,挑出兩千多個品種,對其基因組進行「快照」(snapshot),概略地快速擷取每個品種的基因組資訊。

而這兩千多個不同高粱品種,來自於非洲或印度的村落,其品種的性狀特性也反映原始栽培地區的氣候環境。因此,研究人員藉由比較不同高粱的基因組變異,連結所對應的生長環境特性,分析品種間的基因組變異是否與環境逆境的適應力有關。

此外,研究團隊還建立了「基因組適應性標誌」系統,藉由比較品種之間基因組的遺傳差異,對照各種逆境的耐受性資料,比方乾旱、重金屬逆境等,來找出各種逆境下的「基因組適應性標誌」。


換句話說,未來科學家可以直接檢驗不同高粱品系的基因組,找尋是否有耐各種逆境的「基因組適應性標誌」,當作未來育種的材料。


利用這個系統,研究團隊篩選出帶有「耐乾旱的適應性標誌」的高粱品種,並在印度ICRISAT與堪薩斯大學分別進行田間試驗。結果發現,帶有耐乾旱標誌的高梁,的確在乾旱處理的田間試驗中比較耐旱。


Morris教授表示:「基因組預測永遠無法完全取代田間試驗,但可以幫助我們找出有利的品種,以及抵抗逆境的基因。育種人員即可以運用這些基因,提作物對逆境的耐性。未來希望利用這個系統,幫助我們育出更多能種植於惡劣栽培環境的新品種。」


研究結果將彙整成資料庫,提供一些資源有限的開發中國家之高粱育種人員做為參考。利用這些資訊能使他們更有效的選擇高粱育種的材料,如:篩選能抵抗逆境的高粱品種,或是能適應極端氣候的品種等。


資料來源:每日科學 Genomics can match plant variety to climate stresses