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玉米遗传学可能表明作物如何适应气候变化

2019-01-14 11:49:44 • 来源：

随着气候变化的发生和灌溉的变化，适应粮食作物在不同环境中生长可以帮助养活世界。现在，加利福尼亚大学戴维斯分校的科学家正在领导一项重大的新项目，该项目由国家科学基金会资助，在五年内以410万美元的资金，用于研究玉米不同环境的遗传适应性。玉米(美国的“玉米”)起源于大约1万年前，位于墨西哥西南部一个炎热，低海拔地区。根据演化标准，它在相对较短的时间内独立地适应了墨西哥和南美洲的低海拔到高海拔环境。

“在高海拔环境中，它更凉爽，生长季节更短，并且有不同的紫外线水平。我们正在努力确定植物适应这些新环境需要什么，”首席研究员Jeffrey Ross-说道。 Ibarra，加州大学戴维斯分校的植物科学教授。“我们希望这将有助于了解植物如何适应气候变化，无论其位置如何。”

该小组正在调查玉米适应高海拔环境的遗传基础，这将揭示野生和驯化的玉米种群如何适应新的气候。他们在高地，中部和低地进行的田间试验中比较了从高地和低地地区采样的玉米品种的农艺和遗传特性。

这些实验将有助于揭示适应高海拔的关键基因，以及这些基因变化的可重复性。它也可能为研究其他作物如何适应环境变化打开大门。

玉米研究

对于科学家来说，一个重要的问题是，什么进化力量会影响植物种群的变异，它们如何影响种群适应新环境的方式?

适应寒冷的环境是由每个基因，数千个基因或特定的一组(或不同组)基因调控吗?Ross-Ibarra及其同事正试图回答这些问题。

“我们将了解玉米中特定基因或基因座对于适应这些类型的气候非常重要。但我们还需要确定基因在不同环境中的表达方式，以及基因表达进化的遗传基础，”Dan说。 Runcie，加州大学戴维斯分校的植物科学教授。

研究人员正在使用来自不同环境的传统野生和家养地方品种从高海拔和低海拔的玉米。这些是墨西哥自给农民种植的传统品种。研究人员还在研究玉米野生祖先teosinte的群体遗传学，以了解teosinte如何适应这些不同的条件。

该项目的结果可能有助于为高海拔和高纬度地区(如美国玉米带)开发耐寒玉米品系。

“我们正在使用的技术也应该广泛适用于研究作物适应不同环境的其他植物，”Runcie说。

为什么选择玉米?为什么现在呢?

玉米不仅是全球重要的作物，而且适应了世界各地的各种环境。玉米从海平面生长到13,000英尺，从芬兰南部到赤道，在多个大陆和广泛的环境中生长。

玉米已经证明它具有很强的适应性，因此它是研究植物适应性的有用物种。此外，还有大量的知识和资源用于研究玉米遗传学。

除玉米外，世界还需要许多能够适应新环境的其他作物。

“由于气候变化，我们可能需要在较少的灌溉条件下种植小麦，或者我们可能希望在加拿大北部种植玉米，或者出于环境原因我们可能希望减少某些作物的肥料，”Ross-Ibarra说。“因此，了解植物如何适应新的条件对作物改良非常重要。”

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