康奈爾大學的一名研究人員已經完成了一項長達數十年的計劃,旨在開發能夠自然抵抗害蟲並限制昆蟲傳播病毒性疾病的番茄新品種。
領導該項目的植物育種家和遺傳學家 Martha Mutschler-Chu 最近在美國農業部種質系統和加州大學戴維斯分校的番茄遺傳資源中心存放了一組初始的抗蟲番茄研究品系,這將任何人都可以訪問植物進行研究。
今年春天,Mutschler-Chu 將完成一套新的 20 個精英品系的開發,然後將提供給任何感興趣的種子公司,這些公司可以將抗蟲性狀培育成商業品種。 培育新品種可能需要種子公司長達五年的時間才能開始銷售新的抗蟲品種。
對於種植者而言,這些好處將減少作物損失和果實損壞,同時消除或減少農藥的使用並保護環境。
這些西紅柿的害蟲抗性是從原產於秘魯的野生西紅柿 Solanum pennellii 改編而來的。 安第斯番茄有一種叫做毛狀體的小毛,可以分泌糖化合物的液滴,稱為酰糖,可以驅趕昆蟲。 通過這種方式,植物可以安全自然地阻止各種昆蟲,防止它們進食、吃葉子和傳播病毒,或產卵,幼蟲可能會破壞植物。
“新品係將質量更好的植物和水果與高酰糖水平結合在一起,種子公司需要將酰糖特性轉化為商業品種,”綜合植物科學學院植物育種與遺傳學系名譽教授 Mutschler-Chu 說。 ,農業與生命科學學院的一部分。
在最初研究系列的田間和實驗室測試中,來自康奈爾大學和其他七所大學合作夥伴(北卡羅來納州立大學;佐治亞大學、克萊姆森大學;佛羅里達大學;加州大學戴維斯分校;加州大學河濱分校;和田納西理工大學)發現,正確的酰糖水平和形式可以控制傳播斑枯病的西花薊馬 病毒和甘藷粉蝨,它們傳播黃葉捲曲病毒。 結果,感染這些破壞性疾病的植物明顯減少,而且, 現場試驗,那些感染髮生在季節後期。
“為了最好地控制病毒,我建議種子公司使用雙層方法:培育具有酰糖特性和標準病毒抗性基因的雜交種,”Mutschler-Chu 說。 如果昆蟲設法用病毒感染植物,儘管有酰糖,抗病毒基因會提供額外的保護。
“這是一個保護病毒抗性基因效用的系統,因為如果進入植物的病毒減少,病毒隨機突變產生剋服抗性的菌株的可能性也會降低,”Mutschler-Chu 說。 同樣,由於酰糖無毒且不會殺死昆蟲,因此昆蟲自身變得耐受的選擇壓力較小,因此它們對驅蟲劑的適應速度較慢。
新的精英品系很快將提供給種子公司,它們已經從 S. pennellii 的基因組中去除了大部分促進農藝學不良性狀的野生基因。 Mutschler-Chu 保留了關鍵的酰糖基因,同時去除了許多其他野生基因,這些基因會導致枝條過多、果實小和異味等負面特徵。 雖然最初的研究品系含有約 12% 的野生 S. pennellii DNA,但最新的品系已降至約 2.5% 的野生 DNA。
從更廣泛的意義上說,這項工作實際上展示了一個基於安全的天然化合物並由許多基因控制的有價值特性的過程,並且可以有效地對抗 病毒 Mutschler-Chu 說,還有多種害蟲,這種策略也可以使其他作物受益。
雖然精英品係將非獨家發布給任何種子公司,以將性狀培育到他們的商業品種中,但他們需要在出售種子之前向康奈爾大學技術許可中心申請許可。