生物学

使用杂种繁殖更好和更强大的土豆

土豆在世界范围内是一种非常重要的作物,在世界各地和不同文化中都被食用。提高作物的产量和产量将有助于满足全球人口增长的需要,也有助于减少富有挑战性和贫困环境中的饥荒。荷兰的马铃薯育种公司Solynta已经成功地培育出一种马铃薯杂交育种计划,该计划将允许快速选择和周转有利的性状,这些性状可以帮助养活全世界数百万人。

杂交后浆果发育。黄色的袋子防止浆果掉落,也防止与其他杂交品种的浆果混在一起。

马铃薯育种技术却远远落后于其他流行的作物,如水稻,玉米和小麦。这是因为,土豆通过其遗传育种复杂患有hinderances,导致进展缓慢。栽培马铃薯茄属植物tuberosum是四倍体,意味着它有四套染色体 - 在这种情况下,很容易不利的等位基因让他们看不见进入下一代,并引入新的,有利的特质可以非常棘手。

在Solynta,一家基于Wageningen,Holland的马铃薯种子繁殖公司,已经制定了一种针对性育种的创新方法,这将改变土豆的生产和全球分布。这种方法允许不同土豆品种的有益特征的组合,使得具有较高产量,抗病性,抗病性的“精英”的后代,以及更好的味道。此外,该方法允许在种子阶段,而不是完全生长的马铃薯块茎进行大大改善的运输。

开花二倍体马铃薯植株。

土豆也是食物更营养源比其他顶级作物如水稻,大豆和小麦。它们含有高浓度的维生素和相对较少的卡路里,但土豆可以加工熟成许多不同的形式 - 有可能提供生长在没有多少人能成长的品种。随着Solynta养殖技术的帮助下,这些性状可以被利用,基因选择,并再现。

一个杂交育种过程
从历史上看,选择更好的马铃薯品种需要很长时间。首先,它是简单的尝试和错误,以培育一个合适的更强的作物,在这之后,选定的植物经历了一个漫长的繁殖过程。最好的土豆将被挑选出来种植在地里,以增加块茎的数量,这个过程需要一年。这必须每年重复进行,直到大约7年之后生产出一个商业上可行的数字。更糟糕的是,随着时间的推移,这些土豆可能变得越来越容易感染疾病,如马铃薯枯萎病Phytophthora Infestans.

索尔诺塔的一个创始人线的土豆块茎。

这种新的有针对性的育种过程依赖于一些重要的原则,这些原则抵消了这些历史问题。首先,育种过程是用二倍体而不是四倍体完成的。这是通过二倍化和使用实现的S. chacoense二倍体土豆。得到的有机体是二倍体杂交土豆厂,只有两组染色体。通常,二倍体马铃薯植物是自我不相容的,但有些人S. chacoense植物含有一种叫做斯里它克服了自交不亲和性。

清洁后的土豆种子。

这二倍体“种质资源”含有杂合性高的水平,但随后重复自交(与自身繁殖)。逐渐稀释自交后代,直至他们的杂合性的水平,经过约6代,几乎完全纯合。这些亲本植物可能是有史以来第一个自交亲和的二倍体马铃薯植株。需要为创造杂交纯合子的父母。

由于抑郁症繁殖,第一代一般较弱。然而,由于只选择最剧烈(强烈的)马铃薯植物,母线迅速变得更强,更纯合。强烈的亲本植物可以杂交,以制备F1杂种种子。由此产生的杂交土豆植物通常比近交亲和的母细胞系(杂种优势)更好。

提取并清洗种子(在白色滤纸上),两半浆果和一些马铃薯块茎。

种子的好处
当杂交厂形成浆果时,可以收获马铃薯种子。这些种子(真正的马铃薯种子)对先前的块茎(块茎也被称为种子土豆)的令人难以置信的益处。100土豆的重量等于1600万种子的重量,因为它可以仅在一个克中适合2500种子。这种差异将大大降低运输成本和困难。

种子也是病原体,而块茎大部分具有低水平的疾病导致病原体。真正的马铃薯种子也承受了温度和湿度的变化。最终减少运输也会减少碳足迹。

Solynta土豆的一个巨大应用将是帮助农民和在以前困难或有挑战性的地区养活人们。

发现特性,改良土豆
既然存在稳定的强大流量,二倍体马铃薯植物,那么索伦塔可以专注于隔离和选择有益的马铃薯特征。在整个过程中,鉴定了强土豆所需的特性,然后遗传靶向并选择。这是使用称为QTL(定量特征轨迹)映射的过程完成的。

在二倍体父母的自我授粉后开发的浆果的集合。

每个表型性状(在马铃薯观察到的)由一个或通常多于一个基因说明。为了了解哪些基因控制马铃薯的结果,球队看了个SNP(单核苷酸多态性)。简单地说,这是当一个特定的个体的基因组中一个核苷酸不同。通过使用排序和统计数据,有可能确定何时该被链接到一个特定的表型性状。然后用那些检测的基因组改变的植物被选择用于育种。

为了进一步增强这个过程,然后父母线可以是“回复”,以向其中一个父行添加新的“混合特征”。这加强了母线,然后杂交,使杂种马铃薯更强。每次都有更强大的,味道或较大的土豆。由于种子的生长速度和特征的遗传选择,这种过程在索尔诺塔如此迅速。

喂养全球人口
Solynta土豆的一个巨大应用将是帮助农民和在以前困难或有挑战性的地区养活人们。这些土豆的好处在高收入国家会更大,但在中低收入国家会更大。

Solynta Hybrid二倍体马铃薯种子在东非进行了运输和测试,特别是刚果博士的山脉。结果非常乐观,马铃薯产量远远高于正常的东非条件。

这些亲本植物可能是有史以来第一个自交亲和的二倍体马铃薯植株。需要为创造杂交纯合子的父母。

此外,这些种子非常容易运输,而且没有在非洲热带气候中很常见的病原体,可以在季节之间摧毁农民的库存。将Solynta的技术中的二倍化和遗传杂交技术应用到非洲马铃薯品种上也是很有可能的,从而增加这些地区的选择范围。为了满足不断增长的人口对粮食生产的需求,这些农业方法在世界范围内使用,似乎只是时间问题。

个人反应

如果在其他作物中已经成功,那么在土豆之前停止了这种过程?
使二倍体马铃薯已经尝试过了几十年,但从未成功。更好地利用新技术来克服自交不亲和遵循纯合的选择植物的水平,使之成为可能,使四倍体马铃薯的二倍体马铃薯的转变。随着时间的推移,随着我们过渡到二倍体马铃薯育种,我们就能撤消之前的教条,如高收益率,才可能
用四倍体土豆。

您未来在这方面的研究计划是什么?
Solynta希望在非洲推出成功的品种。为了做这种大量的植物种子,需要提高耐受性。后来,其他市场将是针对性的。

这篇专题文章与研究团队特色的批准创建。这是一个协作的生产,通过这些功能来帮助免费,全球分销的支持。

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