玉米遺傳學(xué)可能表明作物如何適應(yīng)氣候變化

隨著氣候變化的發(fā)生和灌溉的變化，適應(yīng)糧食作物在不同環(huán)境中生長(zhǎng)可以幫助養(yǎng)活世界?，F(xiàn)在，加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的科學(xué)家正在領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)重大的新項(xiàng)目，該項(xiàng)目由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助，在五年內(nèi)以410萬(wàn)美元的資金，用于研究玉米不同環(huán)境的遺傳適應(yīng)性。玉米(美國(guó)的“玉米”)起源于大約1萬(wàn)年前，位于墨西哥西南部一個(gè)炎熱，低海拔地區(qū)。根據(jù)演化標(biāo)準(zhǔn)，它在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立地適應(yīng)了墨西哥和南美洲的低海拔到高海拔環(huán)境。

“在高海拔環(huán)境中，它更涼爽，生長(zhǎng)季節(jié)更短，并且有不同的紫外線水平。我們正在努力確定植物適應(yīng)這些新環(huán)境需要什么，”首席研究員Jeffrey Ross-說(shuō)道。 Ibarra，加州大學(xué)戴維斯分校的植物科學(xué)教授。“我們希望這將有助于了解植物如何適應(yīng)氣候變化，無(wú)論其位置如何。”

該小組正在調(diào)查玉米適應(yīng)高海拔環(huán)境的遺傳基礎(chǔ)，這將揭示野生和馴化的玉米種群如何適應(yīng)新的氣候。他們?cè)诟叩?，中部和低地進(jìn)行的田間試驗(yàn)中比較了從高地和低地地區(qū)采樣的玉米品種的農(nóng)藝和遺傳特性。

這些實(shí)驗(yàn)將有助于揭示適應(yīng)高海拔的關(guān)鍵基因，以及這些基因變化的可重復(fù)性。它也可能為研究其他作物如何適應(yīng)環(huán)境變化打開(kāi)大門。

玉米研究

對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要的問(wèn)題是，什么進(jìn)化力量會(huì)影響植物種群的變異，它們?nèi)绾斡绊懛N群適應(yīng)新環(huán)境的方式?

適應(yīng)寒冷的環(huán)境是由每個(gè)基因，數(shù)千個(gè)基因或特定的一組(或不同組)基因調(diào)控嗎?Ross-Ibarra及其同事正試圖回答這些問(wèn)題。

“我們將了解玉米中特定基因或基因座對(duì)于適應(yīng)這些類型的氣候非常重要。但我們還需要確定基因在不同環(huán)境中的表達(dá)方式，以及基因表達(dá)進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)，”Dan說(shuō)。 Runcie，加州大學(xué)戴維斯分校的植物科學(xué)教授。

研究人員正在使用來(lái)自不同環(huán)境的傳統(tǒng)野生和家養(yǎng)地方品種從高海拔和低海拔的玉米。這些是墨西哥自給農(nóng)民種植的傳統(tǒng)品種。研究人員還在研究玉米野生祖先teosinte的群體遺傳學(xué)，以了解teosinte如何適應(yīng)這些不同的條件。

該項(xiàng)目的結(jié)果可能有助于為高海拔和高緯度地區(qū)(如美國(guó)玉米帶)開(kāi)發(fā)耐寒玉米品系。

“我們正在使用的技術(shù)也應(yīng)該廣泛適用于研究作物適應(yīng)不同環(huán)境的其他植物，”Runcie說(shuō)。

為什么選擇玉米?為什么現(xiàn)在呢?

玉米不僅是全球重要的作物，而且適應(yīng)了世界各地的各種環(huán)境。玉米從海平面生長(zhǎng)到13,000英尺，從芬蘭南部到赤道，在多個(gè)大陸和廣泛的環(huán)境中生長(zhǎng)。

玉米已經(jīng)證明它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，因此它是研究植物適應(yīng)性的有用物種。此外，還有大量的知識(shí)和資源用于研究玉米遺傳學(xué)。

除玉米外，世界還需要許多能夠適應(yīng)新環(huán)境的其他作物。

“由于氣候變化，我們可能需要在較少的灌溉條件下種植小麥，或者我們可能希望在加拿大北部種植玉米，或者出于環(huán)境原因我們可能希望減少某些作物的肥料，”Ross-Ibarra說(shuō)。“因此，了解植物如何適應(yīng)新的條件對(duì)作物改良非常重要。”

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