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农学院樊龙江团队《Molecular Plant》封面发表孤儿作物研究前瞻评述

编辑:傅炜琳 来源:农业与生物技术学院办公网 时间:2021年01月09日 访问次数:30  源地址

Molecular Plant2021年第1期发表了浙江大学樊龙江团队撰写的题为“Orphan crops and their wild relatives in the genomic era”前瞻性评述文章(DOI:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.013该文被选该期焦点论文并入选当期封面作者为农学院叶楚玉副教授和樊龙江教授论文对孤儿作物及其野生种基因组学研究进行了回顾和展望。作为植物领域知名期刊,《Molecular Plant》每年年末都会邀请若干专家撰写植物科学研究发展趋势的观点和综述文章,惯例在新年首期集中发。

人类所消耗的热量50%以上来自三大主要作物水稻、玉米和小麦,作物多样性极低,严重威胁了全球粮食安全、营养安全。此外,人口增长需要可持续的粮食供应来满足能量和营养需求,气候变化(如干旱和高温)使得当前的作物生产尤其具有挑战性,严重依赖化肥和杀虫剂导致的环境退化导致农业生产可持续受到严重影响。孤儿作物的重视利用或新作物的从头驯化被认为是解决这些问题的有效手段。

 孤儿作物相对主要作物来说,通常种植区域有限,适合较低投入农业条件,有较好性状(如抗逆性、营养元素丰富、C4高光效等),没有受到政府和科研工作者广泛关注,因此也被称为小宗作物、未充分利用的作物、被忽视的作物、未来作物等。我国有丰富的孤儿作物资源及种植栽培历史,如谷类作物中的粟和黍/稷(“五谷”之二)、菰米(古老谷类作物,已消失,同时被驯化为蔬菜茭白、稗子、薏米等。

 有意思的是,很多孤儿作物(特别是谷类作物)的同属近缘种多是主要作物的杂草,如谷子近缘种狗尾巴草、稗子近缘种稗草等。由于高通量DNA测序技术的发展,近10多年来越来越多的孤儿作物的基因组序列得以解析。论文重点概述了孤儿谷类作物及其野生近缘种(杂草)的基因组学研究情况目前获得了至少12种孤儿谷类作物和/或其野生近缘种的基因组序列,部分孤儿谷类作物进行了基因组重测序研究。基因组序列的获得极大地推动了孤儿作物的研究,在主要作物中应用的基于基因组的一些育种技术在孤儿作物中逐渐开始利用,如基因组选择和基因组编辑技术重要农艺性状相关基因或QTL逐渐得以鉴定孤儿作物起源与演化得以不断解析。

 论文还讨论了主要作物、孤儿作物及其野生近缘种(包括杂草)之间基因组数据潜在的相互利用探讨了孤儿作物的从头驯化,提出以半野生菰为材料恢复丢失作物菰、以拟态稗草为材料驯化新的稗米,从而丰富作物多样性,应对21世纪农业挑战。

 樊龙江团队多年来一直从事作物及其近缘野生种(包括杂草)基因组学工作,特别是孤儿作物稗子及其近缘种稗草的基因组解析、起源进化等方面,在Nature Ecology & EcologyNature CommunicationsMolecular Plant等期刊发表多篇论文。

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