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研究解锁遗传关键向日葵弹性

向日葵在ugarden。 (照片由安德鲁戴维斯打褶/ UGA)

结果可以提高农业生产作物

如何向日葵在沙漠中成长? 野生向日葵显示广泛的变化,两者之间和物种内,而现在科学家们报告说,变化是由“supergenes”该许可证适应不同环境的块保存。

这样进化改变通常碎裂开横跨交配的后代。世界上最重要的油料作物中考虑的一个,这一发现应该提高种植向日葵的滋生。这一发现还对在进化生物学上最古老的问题之一揭示光。

新的研究结果, 在自然杂志7月8日公布,解释如何不同植物的形式建立并忍受,并提供有关物种如何产生的新的细节。

由一个国际研究小组由佐治亚大学和不列颠哥伦比亚大学领导的研究集中在种植向日葵三种野生近缘种。研究人员能够识别关键基因以及所谓的“supergenes,”由于在染色体结构的变化,这使向日葵适应各种环境变量,包括温度的套是共遗传作为块基因,降水和土壤肥力变化。

因为在这项研究包括了野生物种的所有三个可与栽培向日葵杂交,伯克说,这一发现将有助于育种旨在种植向日葵的持续改进工作。

“除了提供深入了解生物多样性是如何产生和维持的一件事激发了我最了解这个作品是其上更有弹性作物的发展的潜在影响,”说 约翰伯克在艺术和科学的UGA富兰克林学院特聘教授 植物生物学系.

“在农业方面,像干旱,退化土壤应激可以大大减少作物产量,从而威胁粮食安全,”伯克说。 “但是,在很多情况下,作物的野生近缘植物已经适应了应对这些变化,因为他们往往用的间作物,我们可以利用该解决方案,他们已经想出了改良作物。”

研究人员还发现影响的重要农艺性状特征,如沙丘适应人口的大种子,它可以比普通野生向日葵籽大多达60%的基因组区域 - 用于种子作物像向日葵特别有价值。

向日葵基因组是相当大的,跨越超过3十亿个DNA碱基对(由字母G,A,T和C表示)。作为研究的一部分,研究人员重新排序在三个品种超过1500个个体,工作,涉及数据的大量的产生和分析基因组。

向日葵中和周围的达科他向下穿过堪萨斯州,内布拉斯加州和科罗拉多州,的高平原和成西得克萨斯生长在美国的中央部分,从上部中西部地区。向日葵属植物(向日葵)实际上是原产于北美中部,所以在这里研究了野生物种跨越范围有时极端环境的,包括主要的向日葵产区,使他们能够不断改进工作尤为重要。

“这个新的文件使我们对如何植物很好地匹配其当前环境的了解,并提供了深入了解的向日葵和他们的作物近缘如何本地可能与气候变化相关的环境的变化作出反应,说:”合着作者丽莎·多诺文,杰出研究教授,植物生物学部门的负责人。

这项研究研究是由美国国家科学基金会植物基因组研究方案下UGA领导伯克作为主要研究者和多诺万作为共同PI一个多机构授予的资助部分资金,并与基因组的加拿大UBC支持。

该研究可在 //www.nature.com/articles/s41586-020-2467-6