非洲：新豆类基因组揭示了提高干旱多发地区粮食安全和恢复力的潜力
2023年四月28日 一个国际研究小组已经对一种气候适应性强的豆类的基因组进行了全面测序，这种豆类可以加强干旱易发地区的粮食安全。
根据 风信子豆或“lablab bean”的测序 [紫斑腊肠] 为更广泛地种植作物铺平道路，带来营养和经济效益，以及全球粮食系统急需的多样性。
这种植物原产于非洲，在整个热带地区都有种植，可生产出营养丰富的豆类，可用作食物和牲畜饲料。它具有极强的抗旱能力，可在各种环境和条件下茁壮成长，为粮食和经济安全做出贡献，并通过固氮提高土壤肥力。 Lablab 在某些领域也被用于药用，它含有具有药理潜力的生物活性化合物。
风信子豆或“lablab 豆”的测序为更广泛地种植作物铺平了道路，带来了营养和经济效益，以及全球粮食系统急需的多样性。
这种植物的适应性表明它具有高度的遗传多样性，这意味着可以针对不同的环境和气候挑战选择不同的适应性基因型。然而，lablab 在提高生产力和促进更广泛种植方面的遗传改良潜力——尤其是在干旱多发地区——尚未得到充分利用。
“在评估作物价值时，人们通常关注其以美元计价的全球市场价值，”该机构饲料和草料开发项目负责人 Chris Jones 说。 国际畜牧研究所 (ILRI) 总部设在肯尼亚，并且是一项新研究的主要作者之一 自然通讯 分享工作的发现。 “然而，对于努力生产足够食物的农民来说，像 lablab 这样的作物的价值非常高。尽管与主要作物相比，它的种植规模可能较小，但它对粮食安全的影响可能很大，我们需要认识到这一点。”
重要的遗传性状
研究人员确定了重要农艺性状的基因组位置——与产量和种子/植物大小相关的性状。他们记录了胰蛋白酶抑制剂基因的组织结构，该基因抑制人类消化过程中的一种关键酶。这为有针对性的育种提供了机会，以减少这些抗营养特性。
他们还追踪了 lablab 的驯化历史，证实这在两个不同的地方同时发生。马克查普曼，该研究的另一位主要作者和副教授 南安普顿大学，说：“这是一个令人兴奋的发现，它打开了研究农艺性状是否可以使用相同基因进化不止一次，或者不同途径是否可以进化以产生相同结果的大门。汇编后，这些信息为遗传改良提供了宝贵的资源。”
使全球粮食系统多样化
lablab 豆是一长串“孤儿作物”之一：在当地营养和生计方面发挥重要作用但很少受到育种者和研究人员关注的本地物种。
目前提供全球 40% 以上热量摄入的三种主要作物——小麦、水稻和玉米——接受了大部分育种和作物改良工作。由于作物种植的多样性如此之少，全球粮食系统很容易受到环境和社会不稳定的影响。像 lablab 这样未被充分利用的作物是多样化和气候适应性食物系统的关键，而基因组辅助育种是提高其生产力和采用率的一种有前途的策略。
Oluwaseyi Shorinola，该研究的另一位主要作者，来自国际畜牧研究所，也是该研究所的访问科学家 约翰英尼斯中心 在英国，他说：“第一次绿色革命是在小麦和水稻等主要作物上实现的。像 lablab 这样的孤儿作物可以为下一次绿色革命铺平道路。”
非洲主导的研究
研究过程本身具有开创性，不仅因为它的包容性，还因为它由非洲科学家领导。 “尽管过去几年对许多非洲本土作物进行了测序，但在大多数工作中，非洲科学家的代表性不足，而当我们参与其中时，我们一直处于次要地位，”另一位合著者 Meki Shehabu 说。该研究的作者和埃塞俄比亚 ILRI 的一名科学家。 “这个项目的特别之处在于它由非洲科学家领导，并与国际研究所的科学家合作。”
为了实现这一目标，该项目必须克服环境限制，例如非洲大陆相对缺乏测序设施和高性能计算基础设施，以及所需的生物信息学能力。研究人员通过使用新的低成本便携式测序平台、开展深入的能力建设（包括在非洲进行为期八个月的住宅生物信息学培训）以及认真促进公平的国际合作来应对这些挑战。
展望未来，该团队预计该资源将激发对 lablab 和其他未充分利用的本地作物的遗传改良工作，目的是增加非洲大陆及其他地区的粮食和饲料供应。
染色体水平基因组组装和种群基因组资源加速孤儿作物lablab育种 在线提供 自然通讯.
立即获取时事通讯！
