培育更好的种子:在全球变暖的阴影下,可持续的、更有营养的食物生产

棉花种子

研究人员利用基因工程技术创造了一种不含对人类有毒物质的棉籽。现在人们可以吃这些棉籽,它们是蛋白质和纤维的重要来源。信贷:贝思Luedeker

你的早餐麦片或燕麦粥。你三明治上的面包。玉米片是你的零食,饼干是甜点。用最简单的原料——种子——是不可能做到的。

小麦、大米和玉米等种子直接提供了人们每天摄入的70%左右的热量。它们最终提供了几乎所有的食物,要么为牲畜提供饲料,要么被种植成水果和蔬菜。可以毫不夸张地说,没有种子,就不可能有文明。

但是种子需要我们的帮助。他们面临着来自气候变化的压力,以及养活不断增长的人口的压力。

许多有献身精神的科学家致力于改良种子。他们利用最新的科学进展,让种子更大、更有营养、更能适应压力。

Rodomiro Ortiz研究植物育种如何帮助实现这些目标。他的研究最近发表在作物科学该杂志是美国作物科学学会的期刊。

研究人员检查藜麦

一组科学家正在研究如何培育更耐热的藜麦,因为一些地区已经经历了缓慢上升的温度或更频繁和极端的温度峰值。这些耐寒的藜麦品种即使在恶劣的条件下也能结出种子。信贷:凯文•墨菲

作为种子改良背后的科学,植物育种是确保农业满足人类需求的基础。

奥尔蒂斯说:“植物育种产生的种子具有理想的特性,可以提高生产力,减少人类营养不良,改善生态系统的遗传多样性,并在全球变暖的阴影下确保可持续的粮食生产。”

经典的植物育种不会带来额外的收获DNA就像基因工程一样。相反,植物育种家将每一种都具有独特强特性的植物进行杂交,从而培育出具有若干有益特性的新植物。几千年来,农民和科学家们一直使用同样的方法来生产更好的农作物。

但是今天,植物育种者比以往有更多的信息和更多的工具。例如,DNA测序的广泛应用为植物育种家提供了大量有用基因的数据。通过找出哪些基因可以产生哪些有用的性状,植物育种家可以更快地培育出新的作物品种。

“基因衍生的种子生物学知识可以提高作物产量,通过植物育种来改善食物和yabo124营养供应,”Ortiz说。

Slow-Darkening豆

在世界范围内,干豆是重要的蛋白质来源。研究人员利用作物育种技术开发了一种新的斑豆品种,它比传统的斑豆变黑速度慢,这是消费者所需要的。信贷:胡安Osorno

但基因只是这个谜题的一部分。像奥尔蒂斯这样的科学家需要知道这种植物是如何生长的,长什么样。在过去,科学家们可以很容易地看出一种植物有较大的种子。但是今天,改良种子需要更多的细节。

表现型,测量的科学。植物的表型是其基因在其环境中的全部表达。植物的高度和颜色。种子的重量和形状。它抵抗或屈服于疾病的倾向-这些都是表现型。

获取这些信息需要花费大量的时间。其中一些特征人类甚至无法看到。尤其是种子非常小,用手测量它们是不现实的。科技来拯救我们。

“对种子性状进行表型分析是系统分析种子变异的主要瓶颈,”Ortiz说。“数字成像技术的进步可以使用种子的高分辨率图像自动测量各种形状参数。”

有了这些工具在手,植物育种者可以比以往更快地改良种子和培育新的作物品种。奥尔蒂斯设想把种子做得更大一些,这样每一颗种子就有更多的卡路里可以喂饱人们。更大的种子也可以帮助下一代作物在田地里快速生长,准备好产生大产量。植物育种家正试图让种子蛋白质更有营养,或者让种子中的脂肪足够稳定,以便在杂货店货架上保存更长的时间。

每一项进步都意味着更强大的种子和更好的食物,为更多的人服务。所以,在你下一勺有嚼劲的燕麦片时,想想每一口背后不起眼的种子——以及先进的技术和诀窍。

参考:2020年11月4日,作者:Sangam L. Dwivedi, Charles Spillane, Francesca Lopez, Belay T. Ayele和Rodomiro Ortiz作物科学
DOI: 10.1002 / csc2.20402

罗多米罗·奥尔蒂斯(Rodomiro Ortiz)是瑞典农业科学大学的植物育种教授。这项工作得到了爱尔兰科学基金会、爱尔兰研究委员会、加拿大自然科学和工程委员会以及马尼托巴省小麦和大麦种植者协会的支持。

第一个发表评论关于“培育更好的种子:全球变暖幽灵下可持续、更有营养的粮食生产”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。