新的嫁接技术可以对抗威胁全世界香蕉的巴拿马病

来源:未知       编辑:亚搏体育全站app
2021-12-30 16:49
嫁接后的枣椰树
嫁接后2.5年的枣椰树。插图显示了植物基部的放大区域,箭头指向嫁接处。


科学家们发现了一种新方法,可以利用种子中的胚胎组织将两种草类植物(包括香蕉、水稻和小麦)结合起来。该技术允许将有益特性,例如抗病性或胁迫耐受性添加到植物中。

嫁接是一种将一种植物的枝条与另一种植物的根部连接起来的技术,因此它们会继续作为一个整体一起生长。直到现在,人们认为不可能在被称为单子叶植物的群体中嫁接草类植物,因为它们的茎中缺乏一种称为维管形成层的特定组织类型。

剑桥大学的研究人员发现,取自代表它们最早胚胎阶段的单子叶草种子的根和芽组织可以有效融合。他们的结果于 2021 年 12 月 22 日发表在《自然》杂志

 

估计有 60,000 株植物是单子叶植物;许多是大规模种植的作物,例如水稻、小麦和大麦。

这一发现对控制严重的土壤传播病原体具有重要意义,包括巴拿马病或“热带种族 4”,该病已经破坏了香蕉种植园 30 多年。最近这种疾病的传播加速,引发了对全球香蕉短缺的担忧。

“我们已经实现了每个人都认为不可能的事情。移植胚胎组织在一系列类似草的物种中具有真正的潜力。我们发现,即使是相隔较远的物种,在进化时间很长的情况下,它们也具有嫁接相容性,”该报告的资深作者、剑桥大学植物科学系的朱利安·希伯德教授说。

该技术允许有效嫁接同一物种和两个不同物种的单子叶植物。嫁接基因不同的根和芽组织可以使植物具有新的性状——从矮芽到抗病虫害。

科学家们发现,该技术对一系列单子叶作物植物有效,包括菠萝、香蕉、洋葱、龙舌兰酒和枣椰树。这通过各种测试得到证实,包括将荧光染料注入植物根部——从那里可以看到它向上移动并穿过嫁接处。

“我回顾了几十年关于嫁接的研究论文,每个人都说它不能在单子叶植物中完成。我很固执地坚持下去 - 多年 - 直到我证明他们错了,“剑桥大学植物科学系盖茨剑桥学者,该论文的第一作者格雷格·里夫斯博士说。

他补充说:“使重要的粮食作物对正在摧毁它们的疾病具有抗性是一项紧迫的挑战。我们的技术使我们能够为草类植物增加抗病性或其他有益特性,如耐盐性,而无需求助于基因改造或冗长的育种计划。”

世界香蕉产业以单一品种为基础,称为卡文迪什香蕉——一种可以承受长途运输的克隆。由于植物之间没有遗传多样性,这种作物几乎没有抗病能力。而且卡文迪什香蕉是不育的,因此抗病性不能在植物的后代中培育出来。世界各地的研究小组正试图找到一种方法,在巴拿马病变得更加普遍之前阻止它。

自古以来,嫁接在另一种称为双子叶植物的植物群中被广泛使用。双子叶果园作物,包括苹果和樱桃,以及高价值的一年生作物,包括西红柿和黄瓜,通常在嫁接植物上生产,因为该过程赋予了有益的特性——例如抗病性或提前开花。 

研究人员已通过剑桥企业为他们的嫁接技术申请了专利。他们还获得了 Ceres Agri-Tech 的资助,这是英国五所领先大学和三所著名农业研究机构之间的知识交流合作伙伴关系。

“巴拿马病是威胁全世界香蕉的一个巨大问题。剑桥大学有机会在拯救如此重要的粮食作物方面发挥作用,真是太棒了,”Ceres Agri-Tech 主管 Louise Sutherland 博士说。





















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