作物的从头驯化:原理、进展及挑战 ——以野生植物沙米的驯化为例

Q75; 植物的驯化不仅对世界农业生产具有深远影响,而且显著推进了人类社会物质和精神文明的进步.随着科学技术的不断进步,植物的驯化历程逐渐缩短.尤其是近年来,传统的人工选育和近期发展起来的基因工程技术结合,使得作物从头驯化变得更加容易.从头驯化,通过基因编辑技术,不仅可以使野生物种快速改良成为可以栽培的作物,还可以有效解决作物驯化过程中由于"搭载效应"造成的有害变异积累等问题.因此,从头驯化成为现代作物驯化的主要途径.然而,从头驯化过程中仍然存在许多困难和关键问题需要解决.在此,以沙米(Agriophyl-lum squarrosum)为例,回顾从头驯化的优势和挑战,结合过去十几年沙米从头驯化的经验和教训,旨在从种群遗传学的角度解释其驯化的策略和进展.首先,通过广泛的群体基因型收集,在较大的有效群体范围内进行同质园实验,最大限度地保留其遗传多样性;其次,通过沙米的表型多样性确定驯化性状;再次,对农艺性状与种源气候因子进行关联分析,选育高品质的驯化品种;最后,通过种群动态模拟,确定沙米大规模种植的适宜地理区域,规范沙米的种植技术,制定适宜的水肥管理条件,并对沙米种质稳定性和对未来气候变化的适应性进行评判.这种策略一方面不仅可以大大缩短从头驯化的时间,还可以避免市场对转基因作物的不认可,为野生植物的从头驯化提供新的研究思路和方法;另一方面,通过对沙漠药食同源植物的从头驯化和推广,不仅可以促进我国西北荒漠区的生态恢复,还可以带动西北荒漠区的绿色经济发展,实现科技扶贫.