将基因组革命带到玉米田以改善作物

“拥有基因组的序列就像拥有房屋的蓝图一样，”威斯康星大学麦迪逊分校农学教授纳塔利娅·德莱昂说。但是，德莱昂说，如果你不知道这些计划如何变成一所房子，他们对你没有多大好处。

这是她帮助运行的计划Genomes2Fields试图解决的一个问题。通过将基因组革命带入玉米田，Genomes2Fields旨在通过揭示基因组 -植物蓝图- 如何转化为产量，抗逆性和各种不同特征来改善国家的玉米作物。该项目在20多个州和加拿大的合作中，自2014年以来在70多个不同的环境中测试了数百种玉米品种，以梳理基因组如何与环境相互作用以产生不同的玉米特性。

该项目最近从美国农业部获得了125万美元的拨款，以支持其不断扩大的田间试验。大约438,000美元的拨款将用于UW-Madison，这是该研究的实验设计，种子分配和机器视觉分析的中心枢纽。该项目的初期和持续支持也来自威斯康星州玉米促进委员会等行业组织。其他州玉米种植协会也在支持Genomes2Fields在自己州内的研究人员。

Genomes2Fields在2014年推出了它的第一个多州试验。它源于与玉米种植者协会和其他利益相关者的谈话，这些利益相关者与de Leon这样的科学家接触，希望知道不断扩大的玉米基因组信息如何帮助他们在田间，而不是只是在一个研究实验室。

“一旦对多个玉米基因组进行了测序，就可以将信息转化为产品，”威斯康星作物创新中心主任，另一位Genomes2Fields研究员兼该倡议执行委员会成员Shawn Kaeppler说。

该项目决定关注玉米如何应对不同的环境。

“我们想了解是什么让某些植物比其他植物更适应压力环境，”德莱昂说。

为此，德莱昂和其他29名研究人员在全国范围内种植不同种类的玉米，他们将面临不同的压力。例如，通过比较德克萨斯州热量生长的玉米穗的大小与威斯康星州漫长而凉爽的夏季玉米成熟期，研究人员可以发现哪些遗传特性有助于玉米品种适应不同的环境。每个油田都配有气象站，以确保一致的气候数据收集。

科学家们不仅测量了穗的大小和玉米的产量，还测量了植物的高度，开花所需的时间以及其他一些相关特征。每个位置也决定进行独特的测量。De Leon和Kaeppler正在与威斯康星大学麦迪逊分校的植物学家Edgar Spalding合作，测试用于测量植物的高通量方法。斯伯丁正在飞越无人机以测量植物大小，他从去年的试验中扫描了玉米芯，然后通过机器视觉系统进行测量，以快速收集数据。

2017年的试验将首次从大多数试验地点收集土壤和叶子，以分析与作物相关的微生物组。随着研究继续强调微生物群落在人类和动物健康中的重要性，植物研究人员旨在揭示微生物群在作物生长中的作用。

Genomes2Fields旨在将产生强大结果所需位置的一致性与作物改良研究中创新所需的灵活性相结合。

“这个平台是人们测试和开发新技术，试图改善植物的过程，并将所有这些基因组信息转化到现场，更好，”德莱昂说。

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