农业拨款帮助西非品种更具弹性的山药

农业研究旨在增加可持续发展,生产力和营养密度的重要农作物和牲畜的物种。Illumina公司农业更好倡议格兰特是一个奖项旨在促进研究在这一领域的最终目标减少营养不良,饥饿和贫困通过提高作物产量,提高畜禽福利和生产力。

2022年授予的赢家博士r保护好、分子遗传学家国际热带农业研究所在伊巴丹(IITA),尼日利亚。她的研究旨在解决食品在非洲西部的不安全感通过研究山药物种(在这一地区的主要食物来源)使用全基因组测序。

188金宝搏备用与保护好找出更多关于山药物种的基因分析可以提高作物产量和产生更多的弹性品种有待研究的作物。

莎拉·惠兰(SW):你能告诉我关于你的研究和工作的重点在你的实验室吗?

r保护(RB):我是一个植物育种和分子遗传学家,和我的研究的重点是利用分子标记和genomics-assisted繁殖。我的专业领域是在山药和可可,以及其他作物如芋头和咖啡。在大多数情况下,很难做出任何改变感兴趣的作物性状如产量或抗病使用传统的方法。这是当我们利用基因组学或全基因组协会了解感兴趣的这些特征和基于基因组学的改变。

西南:这个新项目的重点是山药。你能解释一下如何重要的山药是农业和食物来源?

RB:首先,我想说,在美国等地,山药往往与红薯混淆。然而,他们是两个不同的作物属于两个不同的家庭。红薯是番薯甘薯,而山药属于属薯蓣属。有600种山药发现世界各地覆盖亚洲、非洲、拉丁美洲、大洋洲和太平洋。这600种,大约10栽培,如薯蓣属rotundata,薯蓣属cayenensis和Dioscoria alata。

山药是如此普遍,他们非常重要,因为近300万人的粮食安全作物。它们之间的主要作物的小农一到三公顷的土地。此外,山药的生产成本非常高,所以山药农民通常会出售他们的山药的钱买其他作物——如木薯、玉米和大米——这是便宜得多。山药也很据报道,富含淀粉和血糖指数最低的国家之一相比其他淀粉作物。

山药也是一种income-secured作物。有报道称,市场价值约137亿美元,给山药的绰号“作物之王”在西非。此外,山药含有有价值的次生代谢产物如薯蓣皂苷配基,皂甙和莽草酸。这些都是制药公司的重要成分。综合这些代谢物可以生产但也可以采购自然从某些种类的山药。因此,如果这些可以提取,这可以提供一个非常大的收入来源。

西南:你说今天山药农业面临的主要挑战?

RB:问题,如低产量和疾病的主要挑战。有疾病,影响某些山药的物种,例如,薯蓣属alata可以开发一种真菌感染引起的吗刺盘孢属、炭疽叫炭疽病的疾病。另一个山药的物种,薯蓣属rotundata病毒感染,可以合同导致山药花叶病。这两种疾病可以降低作物产量80%以上。

生产成本是另一个重大挑战。这个作物是葡萄树,每个工厂需要把在地上。机械化在西非的缺乏使种植和收获劳动密集的。这些地下块茎作物可重达8或10公斤,而且每个植物可以产生多个块茎。另一个挑战是种子系统本身。山药是一种无性繁殖系地传播作物,农民必须保留一些作为种子块茎的种植材料。这变得非常困难的农民,因为他们必须保持种子块茎的第二年,同时也让一些为自己的消费。

最后,还需要识别作物在西非山药的优先级。尼日利亚是世界上最高的山药生产国,但决策者和政府不认识山药优先作物。这使得很难获得融资的研究改进,这在遗传学和基因组学的速度非常缓慢。当我们说决策者关于为什么他们不想优先考虑这些作物,他们说生产在尼日利亚是如此之高,以至于很多块茎腐烂。然而,这是缺乏收获后的存储设施。当这些作物不能正常存储,叠在另一片之上,生成大量的热,块茎腐烂,被昆虫和攻击变得容易受到真菌感染。这意味着大量的作物可能会丢失。

西南:祝贺你获奖的2022 Illumina公司农业更好。你能描述的一些研究的目标是要执行的帮助下这个格兰特吗?

RB:这个奖项最初应该做的只有100个基因型的全基因组测序。然而,很多与Illumina公司讨论后,我很感激,他们已经认识到这种作物的价值,让我提交大约1000山药基因型,包括栽培和野生物种。

山药在西非的一个主要问题是,两个栽培物种-薯蓣属rotundata和薯蓣属cayenensis(也称为白山药和黄色的山药,分别)——与野生物种一起成长。农民进入森林地区,收集野生块茎,身体培养成一个普通圆柱形状,四、五年。这些块茎称为种植白山药。然而,有很多困惑是否这些白色山药块茎,黄色的山药,wild-cultivated种间杂交或完全野生物种。如果这是一个野生物种,物种是吗?因此,在这个项目中,主要的目的是要做许多白色的基因组测序,黄色和可能的野生山药一起成长。通过这种方法,我们就可以理解这些栽培和野生物种之间的遗传关系。我们将会知道这些是白色的山药、黄山药和种间杂交。

对于第二目标,我们将调查的病毒DNA整合在山药基因组和很难分开。我们将执行100隔离病毒的全基因组测序,我们从山药中提取。这将允许我们在山药基因组中找到病毒抵抗的地区。有趣的是,我们已经草案参考基因组的白色山药,这意味着我们可以将与可用的草案参考基因组测序数据。这将允许我们找到地区守恒的抗性基因以及基因等其他重要品质性状的干物质含量和淀粉质量。

西南:这项研究如何增加作物的可持续性和生产力?

RB:不得直接和立即的影响可持续性和作物的生产。然而,从长远来看,一旦我们理解的基因负责不同的特征,我们可以执行genomics-assisted繁殖和快速繁殖周期。

目前,它需要8到10年才能生成一个新的山药品种、品种成交量很低。此外,当最后发布到农民改良品种,改良品种的采用率也非常低。生产者依靠“一起”,农民适应本地品种。从代谢组学的研究中,我们发现的味道比改良品种长白猪要好得多。因此,当我们试图改善很多,似乎有之间的负相关产量和品质性状的一些像淀粉性质,矿物质和品味。全基因组测序,我们将能够找到这些特征的基因并执行genomics-assisted繁殖,这些基因转移到这些改良品种。

基因组测序也会产生大量的数据,所以我们需要做大量的基因挖掘和理解这些基因是否功能。然而,这将花更少的时间比其他作物,像在其他作物物种都已经被理解。例如,很多研究已经为改善我们的理解的大米,大米和山药都是单子叶植物。这意味着我们可以应用很多同样的原理来理解基因功能山药用我们的知识的大米。综上所述,这意味着我们可能看不到直接的好处,但我相信在未来五六年这可以提高可持续性和生产率有很大影响。

西南:你觉得这多么重要格兰特将是这个相对有待研究的主题?

RB:我认为这是第一次Illumina公司给予资助对研究西非农作物,是非常重要的。格兰特和宣传,人们开始明白山药已经自己的作物和红薯一样,所以有很多误解,已经消失了。同时,现在很多投资者可能会有兴趣在这些作物。我们希望作物的状态将改变从一个孤儿作物研究作物格兰特。基因组测序是作物改良的世界方式的一场革命,而现在我们正在向列表添加山药作物已经经历了大规模的基因组测序。

博士r保护是莎拉·惠兰,科普作家技术网络。188金宝搏备用