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未来再也吃不到?那些熟悉的作物品种可能会消失

传统育种、遗传修饰、基因编辑,挽救优良作物品种,满足您的味蕾。

下方哪些食物或将消失?

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答案是全部!由于气候变化、栖息地丧失、人类活动等多种原因,保守预测,到本世纪中叶,全球15-40%的动植物品种将会消失。不仅如此,气候变化导致的病虫害变化,传统手段应对来更加困难。

解决这一困难的途径之一是依靠更优良的作物品种,以抵御病虫害的威胁,帮助农民丰收。要筛选得到优良的作物品种,作物育种方式需要经历哪几个阶段呢?

阶段一: 传统育种,通过将具有目标性状的亲本进行杂交选育,如抗虫性,以获得新的作物品种。但是来自亲本的DNA随机重组,后代在表现出理想目标性状的同时也往往会伴随着非目标性状的出现,如产量降低。

阶段二:上世纪八十年代,随着生物技术的发展,科学家开始对作物的DNA进行遗传修饰,把一种作物的理想目标性状基因直接转入另一种作物的基因组中,换句话说,通过遗传修饰使作物的DNA含有了目标性状的DNA,而不含有其他性状的DNA。经过20多年的商业化应用,遗传改良作物不仅具有完美的安全应用记录,而且曾经被用于挽救一种珍贵的作物,避免了彩虹番木瓜遭受病毒的毁灭性破坏。

阶段三: 作物育种技术经过漫长的发展到了前沿的基因编辑时代。基因编辑技术大约出现在十年前,与遗传改良技术不同的是,它并不涉及不同物种之间遗传物质的转移。相反,它允许科学家在作物自身的DNA上进行精准且定点的操作。与遗传改良技术相同之处在于,基因编辑技术的目的也是使作物更强韧、更高产,或更有营养。

无论何种方法,全球的植物科学家都在探索如何利用这些育种工具来帮助挽救下面这些珍贵的作物品种:

香蕉

 

香蕉是广受欢迎的水果之一,也是许多国家农户的收入来源。

威胁:真菌,卡文迪什香蕉品种(美洲人和欧洲人常吃且主导全球贸易的品种)已经遭到一种真菌的侵袭,这种真菌在澳大利亚和亚洲横行,并已蔓延至非洲和中东地区。这种真菌是“枯萎病”的另一个株系。

两种解决方案:一是利用香蕉作物自身的遗传多样性,通过选择育种得到可市场化应用的新品种;二是通过生物技术方法对卡文迪什品种进行遗传改良,保护它不受病毒侵染。

但是 “最具前景”的探索还是在于用印度尼西亚和马来西亚的一种野生香蕉品种的基因来改良卡文迪什品种。这种基因能让作物对真菌具有天然的抗性。初步试验结果“非常成功”。

柑橘

 

柑橘在地球有着千年的种植历史,世界上很多地方是柑橘的主产地。

威胁:柑橘黄龙病,由银合欢木虱(jumping plant lice)传播的细菌感染作物引起的。自2005年以来,该种病毒已经感染了美国佛罗里达州90%的柑橘林,果农及整个柑橘产业收入受到致命的打击。

解决方案:通过遗传修饰来对抗这种病菌,使柑橘不受病菌侵染,但这一过程耗时较长,难以满足眼前迫切的需求。

于是科学家尝试采用另一种遗传修饰方法——利用一种经遗传修饰的病毒来杀死细菌,被修饰后的病毒含有菠菜的基因,该基因编码的蛋白可杀死细菌,通过嫁接将遗传改良病毒从一根含有此病毒的树枝中转移到柑橘树中。

美国农业部曾在2017年表示,佛罗里达州的两个县已经完成田间试验,“未发现对环境造成任何负面影响”。美国农业部最早2019年初有望批准这种转基因治疗方法的使用。

咖啡

 

咖啡是世界上很受欢迎的饮料之一,也是数十个贫穷国家的主要收入来源。

威胁:真菌,阿拉比卡咖啡的遗传多样性较低,仅有约1.2%,(大米和大豆则超过20%),因此它对各种威胁非常敏感。2008年,一种真菌引起的叶锈病,毁掉了哥伦比亚40%的咖啡作物。

解决方案:豆农们正在通过杂交育种来寻找答案,但对于咖啡作物来说,这是一个特别缓慢和不精确的过程。

遗传修饰将提供更及时的解决方案。而这些实现性状改良所需的技术已经准备好了。该行业需要开发新的阿拉比卡栽培品种,以包括抗病虫害、抗旱或抗霜冻等性状。

巧克力

 

情人节的不二选择。

威胁:与咖啡类似,巧克力的原料可可的遗传多样性同样有限,因气候变化,虫害、真菌和病毒等威胁日渐加剧。目前世界上一半以上的巧克力来自两个非洲国家,象牙海岸和加纳,但两地的咖啡都遭受减产的威胁。

解决方案:通过基因编辑技术开发具有抵抗真菌和病毒的可可树,让当地的种植者能够保留这些树木。玛氏集团旗下的M&M巧克力豆和许多其他巧克力品牌制造商与加州大学伯克利分校的创新基因组学研究所合作正在朝着该目标努力。

可见,借助现代的作物育种技术,科学得以探索如何进一步挽救和保护这些珍贵的作物品种,满足消费者的日常需求。

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