美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)野生馬鈴薯品種高鈣基因

國科

在切馬鈴薯時，你是否發(fā)現(xiàn)過黑點(diǎn)或空心的情況？早期研究表明，這些缺陷可能是馬鈴薯缺鈣的結(jié)果。而從遺傳學(xué)角度看，馬鈴薯塊莖鈣的多少與其質(zhì)量好壞相關(guān)。

無論是食品雜貨店的消費(fèi)者還是專業(yè)生產(chǎn)薯片和薯條的公司，都不喜歡這些低鈣的有缺陷的馬鈴薯。除了外觀的問題之外，這些馬鈴薯在貯存時也更容易腐爛。

大多數(shù)繁育的馬鈴薯品種的含鈣水平天生就少。所以，美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心和美國威斯康星麥迪遜大學(xué)的研究者們將目光轉(zhuǎn)向了野生馬鈴薯。研究者們的目標(biāo)是：培育含鈣水平高的馬鈴薯新品種。

許多野生馬鈴薯的近親仍在南美洲。它們的存在意味著在那些地區(qū)種植馬鈴薯常常與野生品種交換基因。“這是當(dāng)氣候變化或病蟲害模式變化時，它們進(jìn)化演變的一種方式。”研究者Jansky說，“但是，在美國，那個環(huán)境已經(jīng)移除了。想要改良栽培品種，我們必須從野生親緣品種中找到新的基因。”

對科學(xué)家來說，這些野生親緣品種是無價資源。“如果你開車到那里，就能看到在路邊和田野中生長著像雜草般的野生植物。”Jansky說，“如果要尋找馬鈴薯的任何性狀，每次都能在野生品種中找到。”

所以，這首先是一項尋找高鈣馬鈴薯的研究——研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種鈣含量比普通品種高近7倍的野生馬鈴薯品種。

下一步的工作是分離出鈣的特性。Jansky和她的同事們雜交配種培育了高鈣和低鈣的馬鈴薯。由此產(chǎn)生的后代顯示出“分子標(biāo)記”——植物天然DNA的一種模式，這種模式引導(dǎo)研究者研究植物的鈣的特性。

“找到這個標(biāo)記將使我們和其他育種者在選育塊莖含有高鈣的馬鈴薯上取得更快進(jìn)展。”Jansky說，在過去，這項工作是耗費(fèi)時間且困難的。研究者必須種植所有的種群，收獲塊莖，然后為所需的特性對馬鈴薯的塊莖進(jìn)行分析。“這是一個漫長而艱苦的過程。”

一個標(biāo)準(zhǔn)的育種過程每年大約要種植和評估約10萬多株幼苗，然后，大約花上10至15年時間發(fā)布一個作物的特殊品種。

然而，分子標(biāo)記簡化了這一過程。“我們可以采集幼苗的DNA，然后檢測他們的分子標(biāo)記。”該論文的第一作者表示，“如果有這些標(biāo)記，那么你就選擇那些幼苗，這樣可以節(jié)省大量的時間和勞力。”