主要農(nóng)業(yè)雜草的遺傳控制

Waterhemp和Palmer amaranth是兩種威脅北美食物供應(yīng)的侵略性雜草，越來越難以用商業(yè)上可用的除草劑殺死它們。一種稱為遺傳控制的新方法有朝一日可以減少對這些化學(xué)物質(zhì)的需求。現(xiàn)在，科學(xué)家們又向前邁進(jìn)了一步。

在今天發(fā)表在Weed Science上的一項(xiàng)研究中，來自伊利諾伊大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了將男性waterhemp和Palmer莧菜植物與雌性植物區(qū)別開來的遺傳特征。這一發(fā)現(xiàn)是開發(fā)破壞性雜草遺傳控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。

研究人員的目標(biāo)是有一天將轉(zhuǎn)基因雄性植物引入種群，與野生雌性交配。改良的雄性植物將包含基因驅(qū)動，一段編碼雄性的DNA，將其傳遞給其所有后代及其后代，依此類推。最終，特定人群中的所有植物都將成為雄性，繁殖將停止，種群將崩潰。

這是一個有爭議的策略，但領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的I科學(xué)家Pat Tranel表示他們?nèi)蕴幱谠缙陔A段。

“重要的是要強(qiáng)調(diào)我們還沒有發(fā)布轉(zhuǎn)基因水和帕爾默。我們正在做基礎(chǔ)研究，可以告訴我們?nèi)绾巫龅竭@一點(diǎn)，”作為科學(xué)研究部教授和副主任的Tranel說。我國農(nóng)業(yè)，消費(fèi)者和環(huán)境科學(xué)學(xué)院

他補(bǔ)充說，該團(tuán)隊(duì)尚未在這兩個物種中發(fā)現(xiàn)雄性的特定基因或基因。相反，他們發(fā)現(xiàn)了與雄性區(qū)域相關(guān)的小遺傳序列，可能是在特定的染色體上。他們認(rèn)為男性的特定基因位于該地區(qū)的某個地方。

在這項(xiàng)研究中，研究人員在每個物種和每種性別中種植了200株植物，然后提取DNA并確定任何序列是否對于給定的性別是獨(dú)特的。

“我們發(fā)現(xiàn)在waterhemp和Palmer雄性中存在的序列在雌性中沒有發(fā)現(xiàn)，但沒有雌性特異性序列。然后我們從其他種群中采集已知的雄性并尋找序列 - 它們就在那里，”Tranel說。“我們的序列不僅起作用，而且證實(shí)了雄性是這些植物中的雜合性，”Tranel說。

在人類中，雄性具有X和Y染色體，雄性配子，精子，對下一代貢獻(xiàn)X或Y. 雌性有兩條X染色體，每個卵都有一條X.雄性是異性的; 女性，同性戀。類似地，雄性waterhemp和Palmer莧菜植物產(chǎn)生具有雄性特異性Y區(qū)或不具有雄性特異性Y區(qū)的花粉。

“男性是異性戀性行為的事實(shí)表明男性占主導(dǎo)地位。如果該特質(zhì)的基因占優(yōu)勢，那么控制性狀(男性)就更容易了，”Tranel解釋道。“當(dāng)我們找到確定雄性的特定基因時，它們將成為基因驅(qū)動的明顯目標(biāo)，在那里你可以在種群中傳播這種雄性基因。”

然而，與此同時，擁有一套能夠在開花前準(zhǔn)確識別雄性的基因序列可以幫助研究人員更好地了解植物的生物學(xué)及其對環(huán)境的反應(yīng)。例如，Tranel說這一發(fā)現(xiàn)可以幫助確定雜草是否能夠在某些條件下切換性別，或者一種性別對除草劑更敏感。這兩個概念都是先前的研究或軼事報道提出的。

除了追求這些基本問題之外，Tranel的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在努力尋找大海撈針：雄性區(qū)域內(nèi)的雄性基因。當(dāng)他們找到它時，需要一段時間才能使waterhemp和Palmer amaranth的遺傳控制成為現(xiàn)實(shí)。即使在那時，Tranel說使用雜草管理工具箱中的所有工具仍然很重要。

“我從未將此視為取代所有其他策略，”他說。“但想象這是解決方案的一部分真是太酷了。”

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