基因手段让红三叶草更耐放牧

来源：中国科学报   发布者：张荐辕   日期：2015-12-16  

近日，英国基因组分析中心（TGAC）与阿伯瑞特威斯大学生物、环境和农村环境科学学院（IBERS）合作，对红三叶草进行了DNA测序和组配，以帮助育种者改进这种重要饲料作物的有益性状。相关研究成果发表于《自然—科学报告》杂志上。 在从化石燃料里生产工业氮肥之前，红三叶草和其他豆科植物在作物轮作、提高土壤肥力中是必不可少的。豆科植物通过吸收空气中的氮气来增加土壤硝态氮肥力、“招募”土壤细菌以提供帮助。这比等效的工业过程更环保。 然而，工业氮肥的出现把红三叶草打入了“冷宫”。不过现在，环境问题和气候变迁让红三叶草重新回到了聚光灯下。这就需要基因改良，以帮助提高其性能。 和土壤改良同样重要的是，红三叶草另一主要效益即提供富含蛋白质的饲料，促进反刍动物乳中的Ω-3脂肪酸。与白三叶草和其他豆类相比，红三叶草具有较高的酶水平，能使其蛋白质被更慢、更有效地消化，每一口营养更丰富。 然而，目前红色三叶草只在两三个季节生长良好，且在放牧牲畜口下不能得到良好恢复。它也不适合传统的作物育种实践，如果同系繁育会严重丧失活力和肥力。 TGAC和IBERS正在进行的一个项目是，利用收集到的不同自然系的红三叶草选育更耐放牧的新的优良品种，从而使其更持久。 对于育种者而言，红三叶草基因组草图提供了一个受欢迎的工具。有了它，针对从欧洲各地采集的自然种群的红三叶草，便可以加快吸收其中适合可持续农业发展的有益性状。种群繁育遗传多样性的扩大，可以帮助红三叶草成为一种更强大、更可靠的作物。 因此，在饲料作物的生物学和农艺性状重要性的研究进展方面，基因组序列有望成为一个有价值的平台。 TGAC 研究员Jose de Vega表示：“红三叶草参考基因组的发布是一个重要的里程碑，因为它代表了三叶草饲料作物基因组序列的第一个，这是更可持续的畜牧农业的关键组成部分。” “基因组的可用性将为饲料豆科植物的基因辅助育种方法铺平道路，为更深入了解饲料作物驯化的遗传学提供平台。”Jose de Vega说。 他认为，红三叶草具有吸引力，是因为它的蛋白质含量高、固定大气中的氮时丰富并有力，但要加强它在可持续农业中的角色，还应继续改进其持续性、抗病性和耐放牧性。 来自IBERS的合作者、项目负责人Leif Sk?尴t表示：“我们正在使用基因组工具来帮助提高选育红三叶草更佳品种的精度和速度。对于可持续农业中豆科植物重要性的‘重新发现’，这是非常及时的。” “TGAC和IBERS之间的协作，加强了英国在遗传学和基因资源开发上的领导力，从基础科学到应用科学，对当地和国家经济都会有一种潜在的影响。”他说道。 更可持续的农业发展是英国科研战略的一个重要方面。这两个研究机构领先的生物技术，特别是在该地区的饲料豆类上，能对广泛的利益相关者实施影响，并确保了基因组学资源被转化为创新应用研究和育种计划。

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