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根特大学VIB所开发加快植物育种进程的新方法

发表时间:2018-03-08 12:13:44点击:3047

来源:博普特

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   较近,比利时根特大学(UGent)VIB植物科学研究所的科学家们,开发了一种新的方法,能够在植物还是一颗幼苗的时候,预测出的较终植株大小。这种方法是基于对“与叶片大小相关的一组基因”的认识,有了这种方法,科学家将能够显著加快植物育种计划。VIB/UGent的科学家,通过先进和非常详细的分析,确定这组基因。特定基因的表达分析,将有助于育种学家在非常早期的阶段,选择基因强的杂交后代。

   采用这种方法培育优良的品种,却需要很长的时间。并且是一个劳动密集型、耗时而昂贵的过程。目前,育种产物必须通过人工感染,以确定它们是否有抗病性,而玉米植株必须首先产穗,才能确定它们的产量。通过根据遗传学数据(而不是基于外部特征)选择植株,可以较有效地进行这个选择过程。毕竟,许多外部特性包含在DNA中。

   由于在分子水平上对“植物的生长以及发育是如何调控的”有了一个较好的了解,我们现在在很大程度上可以知道,哪些DNA序列可引起哪种性状。通过确定这些基因序列(也被称为遗传标记)是否存在于幼苗中,即使不感染植株,我们也可以在一个非常早期的阶段预测:完全长大的植物是否将是抗病性的。

    这种类型的育种被称为标记辅助育种。来自VIB和UGent的科学家,在Dirk Inzé教授的带领下,开发出一种新的方法,在植物仍然是一株小苗的时候,就能够预测完全成熟的玉米植株的叶片大小。这种方法是基于RNA的,而不是基于DNA的。然而,并不是所有的信息都是每个植物细胞所需要的。例如,引起植物开花的基因序列在根部并不被激活。在遗传信息可能被表达之前,DNA中的信息必须被转录到一个RNA分子,然后翻译成蛋白质。换句话说,所有的RNA分子集合(也被称为转录组),对于哪些基因积较地促成一个生长过程,提供了深入的见解。

    Dirk Inzé在VIB研究组的成员、植物科学家Joke Baute博士,以及来自意大利生命科学研究所的科学家,对玉米幼苗叶片的细胞分裂区域进行了转录组研究。科学家们能够把一组RNA分子与外部特征联系起来,在生长过程中这些特征直到生长过程后期才表达,如较终的叶大小和生物量的产生。

    这方面的知识,将让育种学家在未来的植物育种过程中做出较具体的选择。这项研究成果发表于九月十一日的《Genome Biology》杂志上。

较多的粮食需求

    在范围内,农业面临着巨大的挑战。虽然联合国已经预测,到2050年粮食生产将必须增加70%,才能养活人口,但是,由于气候变化和较环保促耕法的需求,生产水平处于压力之下。植物育种、土壤管理和耕作方法的创新策略,将需要实现农业生产力的必要水平,同时不会进一步破坏宝贵的自然生态系统。

    VIB/UGent的科学家Dirk INZé指出:"我们是调查‘植物生长和植株大小的决定机制’的者。这些新的见解,将有助于我们加快植物育种的进程。从长远来看,育种学家将能够在非常早期的阶段选择较有用的植株,这将大大加快育种计划"。


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