隨著全球人口到 10 年接近 2050 億,農業生產將需要增加 60%。 然而,每升高 1°C,農業生產力預計就會下降 5%。 一個模型預測,到 32 年,馬鈴薯產量可能會下降多達 2060%,但氣候智能型遺傳品種的開發和分配可以確保這種營養豐富且快速成熟的作物繼續在全球經濟的糧食系統中發揮重要作用.
為了加速這些品種的開發,科學家們利用基因測序的進步,並利用所獲得的知識培育出更適合滿足未來需求的馬鈴薯品種。
國際馬鈴薯中心 (CIP) 的科學家長期以來一直處於這一趨勢的最前沿,他們參與了 2011 年發表第一個馬鈴薯基因組序列的國際組織。由於最近的突破涉及發現與重要特徵相關的基因——從營養抗病性的內容——他們已經開始使用遺傳標記來加速所需性狀的育種。
馬鈴薯改良始於繁殖親本之間的雜交,這些親本產生數以萬計的後代。 傳統上,科學家們花了數年時間評估田間和溫室中的這些植物……
加速馬鈴薯遺傳改良
馬鈴薯改良始於繁殖親本之間的雜交,這些親本產生數以萬計的後代。 科學家們傳統上花了數年時間在田間和溫室中評估這些植物,最終通過男性和女性焦點小組,在淘汰過程中得出最具潛力的馬鈴薯克隆入圍名單。
對晚疫病抗性和兩種最具破壞性的馬鈴薯病毒等性狀的遺傳標記的使用加速了 CIP 在生產高產馬鈴薯方面的進展。 育種者曾經不得不讓雜交的所有後代在溫室中成熟以確定哪些具有抗性,而現在他們只需從每株幼株上取下一片葉子進行基因測序,以確定哪些遺傳了抗性基因。 例如,晚疫病抗性遺傳標記已將這一過程所需的時間縮短了 50%。
傳遞阻力
馬鈴薯病毒從一個作物週期到下一個作物週期積累並侵蝕產量,而晚疫病可以在幾週內摧毀一片馬鈴薯植株。 當晚疫病抗性品種廣泛種植多年後,病原體會進化以克服其抗性機制。 因此,育種者一直在尋找新的抗性來源,常見於本地或野生馬鈴薯中。
CIP 最近與一種原產於秘魯北部卡哈馬卡的野生馬鈴薯雜交,以生產具有潛在商業可行性的抗晚疫病馬鈴薯。 與多個國家的育種合作夥伴共享,這些馬鈴薯克隆目前正在接受評估,以便在秘魯作為品種發布。
自 1973 年以來,CIP 基因庫一直在收集和保存本地和野生馬鈴薯,其中許多馬鈴薯對晚疫病具有抗性。 作為保護、研究和利用馬鈴薯、番茄、茄子和辣椒的遺傳多樣性的國際倡議的一部分——所有這些都是相關的——近年來,大部分生物多樣性已經過抗病性篩選,並進行了基因測序。
不能低估克服晚疫病的好處。 據估計,5 年全球馬鈴薯因這種疾病造成的年度損失接近 2019 億美元。減少這些損失可以為小農帶來難以置信的改變,幫助他們將經營從生存轉變為商業。
有了基因標記,育種者就可以更容易地開發出具有當地消費者所追求的關鍵特性——味道、質地、烹飪時間——的有彈性、高產的馬鈴薯。 由此產生的品種將使農民能夠滿足不斷增長的糧食需求,提高他們的收入,並應對不斷變化的世界中尚未預見的挑戰。