野生鹰嘴豆的基因组研究鉴定出有希望的特征

也许你错过了鹰嘴豆泥价格在英国飙升的消息。正如“纽约时报”2月8日报道的那样，原因是的干旱导致鹰嘴豆收成不佳。鹰嘴豆不仅是皮塔饼的蘸料，而且是生命和死亡重要的豆科植物 - 特别是在，巴基斯坦和埃塞俄比亚，全世界五分之一的人依赖它们作为蛋白质的主要来源。

随着全球气候变化的持续，科学家们预计会出现更多的干旱，热应激和害虫 - 需要新品种的农业植物，这些植物具有多种品质，可以应对并适应快速变化的条件。那些新奇的特质从何而来?

“作物植物的野生亲缘植物是最有希望的遗传多样性保护区，”佛蒙特大学的植物生物学家Eric Bishop von Wettberg说。他领导了一项新的研究工作，深入研究了鹰嘴豆植物的生态学和遗传学。科学家发现极度缺乏遗传多样性以及对未来家庭鹰嘴豆适应性的其他威胁。但他们还在土耳其东南部收集了鹰嘴豆的野生近缘种，这些鹰嘴豆拥有“巨大的希望”，von Wettberg说，它是干旱抗性，对豆荚虫抗性和耐热性等新特性的来源。

该团队的成果于2月13日在Nature Communications杂志上发表。

狩猎野鹰嘴豆

与小麦，大麦，豌豆和其他重要作物一起，鹰嘴豆 - 鹰嘴豆 - 大约在1万年前可能在美索不达米亚的“肥沃的新月”中被驯化。它最近的野生近缘种Cicer reticulatum现在只在现代土耳其的安纳托利亚东南部的几个省份发现。2013年，von Wettberg及来自土耳其和其他国家的同事花了两个月的时间调查了叙利亚边境附近的土耳其和库尔德斯坦的部分地区，寻找与国内鹰嘴豆最密切相关的两种野生植物。“我们发现很多这些人群的方式是开车到路边问牧羊人，'yabani nohut?'这意味着'野生鹰嘴豆'，von Wettberg说，“然后他们会把我们带到田里，向我们展示植物。”

在21个地点，他们收集了371株植物的种子并从839收集了DNA。通过这种材料和其他研究，他们能够破译鹰嘴豆亲属的野生种群的历史，估计环境如何影响鹰嘴豆的遗传，以及将野生植物与国内植物联系起来。他们在植物驯化历史中发现了一个极端的遗传瓶颈，并报告说现代鹰嘴豆育种计划中遗传的野生植物中有超过93%的遗传变异。缺乏多样性威胁到商业鹰嘴豆种群的潜力，因为农民试图种植它的条件越来越热，病虫害，疾病和天气模式的变化越来越多 - 变得越来越不像它最初被驯化的条件。

控制基因

“尽管它们在应对现代农业挑战方面具有潜在的价值，但对于任何作物物种来说，很少有系统的，范围广泛的野生近缘种的收集，”科学家团队写道，“甚至现有的野生遗传资源也被广泛利用不足作为新研究的一部分，科学家探索了两个鹰嘴豆亲戚的大部分地理范围，“从山的底部到顶部，”von Wettberg说 - 寻求捕捉不同的多样性在该物种的各种菌株中产生了微生境，土壤类型和海拔。然后他们与这些野生植物进行了广泛的杂交。由此产生的回交植物和有关其基因组的信息，“显示了改善鹰嘴豆和许多其他作物的前进方向，”von Wettberg说，

仅在最近几年才有基因组学的进步 - 并了解遗传学如何在整个生物体中发挥作用 - 使作物育种者能够识别野生植物的性状并选择性地将其培育成国内种群是切合实际的。在野生鹰嘴豆亲戚中，冯·韦特伯格和该团队发现了许多有用的特性，包括“对害虫的惊人抗性”，他说。但他指出，这些只会有用，如果它们可以繁殖成植物而不会使它们失去农民所需的关键品质，例如直立而不是沿着地面生长，种子壳在收获期间不会破碎。“我们现在正处在一个我们可以很容易地找出哪些基因控制这些差异的时代，”von Wettberg说，保持机械化农业所需的品质，“同时增加对干旱，疾病和害虫的抗性。”

科学家提取的遗传物质以及他们收集的种子极大地扩大了可用于科学的鹰嘴豆亲属的全球存量 - 现在将成为研究人员和育种者可以无限期使用的国际种子和种质库的一部分。但是，科学家们指出，迫切需要收集和保护许多作物的野生近缘种。“他们受到栖息地破碎和原生景观丧失的威胁，”von Wettberg说。“我们在2013年收集植物的地方现在是一个战区。”

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