山药是西非的主食,每年世界上90%以上的山药产自西非。山药在该地区的粮食安全、经济收入和传统文化方面发挥着关键作用。
虽然在美国,人们通常认为山药和红薯是一样的,但山药是一种完全不同的植物。与红薯相比,山药块茎的淀粉含量更高,也更干燥。山药原产于非洲和亚洲,大多数美国人从未吃过真正的山药。
尽管山药是西非的主要作物,但改善其遗传多样性或生产力的研究有限。
研究员Shinsuke Yamanaka专注于改善山药的作物育种资源。他的研究最近发表在美国作物科学协会的《作物科学》杂志上。
山中研究的目的是增加对山药遗传信息的了解,以帮助未来培育更多品种。目前,可供育种者依赖的信息很少,因此Yamanaka正在为未来的山药育种者创建一种信息“图书馆”。
山药有600多种。研究小组之所以关注白色几内亚山药,是因为它具有重要的经济价值。
热带和亚热带非洲的农民依靠山药为生。但是山药不是一种容易种植的作物。
山药在收获前需要长达11个月的生长时间。此外,雄花和雌花生长在不同的植物上,因此很难为成功的繁殖准确地选择授粉时间。
除了改善这些特性外,培育新品种还可以提高作物产量,改善烹饪性能,缩短收获时间。这将有利于农民。
当科学家培育作物时,可能需要几年的时间来确定哪些植物具有最好的性状来作为亲本。一旦选择了亲本植物,育种过程就可以继续进行,因为植物会被交叉授粉以产生新的、改进的后代。
以前的研究集中于收集和鉴定西非“山药带”国家的遗传物质。但维持这么大的收藏是一个挑战。研究人员希望更好地了解这些植物的物理和遗传变异。
为此,研究人员使用了分子标记。分子标记是与植物的某些特征相对应的DNA片段。这有助于研究人员根据DNA预测植物的样子,而不是种植和观察植物。
研究小组使用了400多株山药的植物材料,并提取了DNA进行分析。
研究人员能够通过消除基因相似或不独特的植物来减少收集的数量。共有100株山药被发现是独一无二的,它们将构成新的较小的收藏。
记录了每一株植物的重要农艺性状。这些性状包括单株茎数、生育期、单株块茎数、产量和块茎重量。
在育种方面,这是一个“迷你核心集合”。水稻、小米和棕榈等农作物也有类似的收藏。
这个较小的集合将更容易维护和收集信息。创造新的、更受欢迎的山药品种将有助于非洲农民。
培育更好的作物需要时间。这种遗传资源的收集将帮助科学家在评估和选择用于育种的植物时节省时间。
Yamanaka说:“虽然我们的研究只是更好地利用山药广泛的遗传多样性的开始,但我们希望我们的研究将为农民改善山药育种铺平道路。”