高粱是世界上最古老的谷物之一，具有许多有利于粮食安全、气候适应性和生物多样性的特性。然而，研究人员对这些性状背后的机理长期以来一直是个谜，这阻碍了高粱的高效种植。现在，与哥本哈根大学合作开发的一项新技术和一个生物库以前所未有的速度使研究和育种成为可能，为在全球北方和南方培育出高效作物铺平了道路。

高粱富含植物蛋白、纤维和矿物质，天然不含麸质。高粱还能更有效地利用土壤中的氮，减少对化肥的需求，这对气候和生物多样性都有好处。此外，它还能抵御干旱和洪水，高粱拥有众多优点。

事实上，高粱之所以受到研究人员和产业界越来越多的关注，原因有很多，他们认为在气候变化、干旱和洪涝日益频繁的未来，高粱具有巨大的发展潜力。

只有一个问题：高粱是如何做到这一切的？

现在，一种名为“FIND-IT”的新技术可以在大量种子库中有效识别特定基因的新突变，为挖掘植物潜力带来了希望。有了新建立的大型种子库，该项目背后的研究人员希望能够在创纪录的时间内开发出能够在南北纬度地区有效栽培的作物变种。

图： 高粱，©cyanocorax （CC BY 2.0）

海洋与湿地（OceanWetlands）小编观察到《植物生理学》（Physiologia Plantarum）期刊专刊发表了一篇文章，重点介绍了新的育种技术。在这篇文章中，研究人员逐一介绍了哥本哈根大学、嘉士伯实验室和澳大利亚昆士兰大学密切合作开发的两种新研究资源。

高粱天生对基因转化具有抵抗力。即使是CRISPR和GMO这样的现代基因工具，通常也能比传统育种更精确、更快速地进行基因改造，但它们对高粱的作用有限。

由于传统育种需要很长时间，这对开发植物的农业性状构成了挑战。然而，这些新的研究资源创造了一个全新的机会，几乎可以说是一个全面的高粱植物及其种子的集合，几乎代表了高粱的全部遗传变异。

哥本哈根大学植物与环境科学系的Nanna Bjarnholt副教授说：“通过‘FIND-IT’，我们掌握了一种技术，可以快速有效地大海捞针（即我们认为对植物性状至关重要的特定基因的变异形式）。”

欧洲和全球南部的巨大潜力高粱已经是全球南部地区最重要的作物之一，尤其是在非洲中部和南部。与此同时，欧洲纬度地区种植高粱的潜力也很大。

在欧洲，可以极大地受益于高粱的高营养成分和抵御干旱等挑战的能力。有了这些新资源，有机会开发一种高效的高粱作物，这种作物既能针对欧洲的生长条件进行优化，又能生产出具有良好营养成分和理想特性的种子，用于生产新的植物性食品。

图：高粱，©Swathi Sridharan（ CC BY 2.0）

哥本哈根大学植物与环境科学系的Birger Lindberg Møller教授说：“这也为开发改良品种奠定了坚实的基础，这些改良品种可以在更远的南方（例如撒哈拉以南的非洲地区）进行更高效的栽培，在那里，抗旱性和土壤养分的最佳利用可能变得更加重要。”

研究人员已经掌握了几条线索，他们迫切希望继续挖掘这种植物的潜力。

Bjarnholt说：“具体来说，我们已经鉴定出一些候选基因，我们认为这些基因可能与高粱的抗旱性以及其他重要特性相关。现在我们可以将这些想法付诸实践。同样，其他研究人员也可以在此基础上开展他们自己的高粱研究。我们有充分的理由感到乐观，因为我们知道高粱拥有巨大的潜力。”

合适的土壤、正确的技术和正确的联系哥本哈根大学和嘉士伯实验室的研究人员提供了有关高粱植物的专业知识，并从15万个种子变种中挑选出合适的基因变种。他们还与澳大利亚昆士兰州炎热干燥地区的研究人员建立了联系，后者是在受压土壤条件下栽培植物的专家。

新的种子收集和技术都已提供给其他研究人员，为新规模的高粱研究打开了大门。

它们共同代表了一种重要的研究资源，因为现在可以针对特定基因对大量变体进行快速筛选。具体做法是将变异集分成较小的组，然后使用PCR测试（如我们从COVID-19测试中了解到的那样）缩小搜索范围，在每个组中识别正确的DNA序列。这种方法大大增加了研究过程中可有效研究的变体数量。

Bjarnholt说：“我们已经看到世界各地的研究界对这种植物产生了浓厚的兴趣。虽然我们已经研究这种植物多年，但它仍然是神秘的。我们对它还有很多不了解的地方，也不知道它为什么会有这样的特性。尽管如此，许多地方的人们越来越意识到这种植物具有巨大的潜力。”

总之，高粱不仅是一种重要的粮食作物和工业原料，具有广泛的用途，而且有很高的生态和经济价值：高粱耐旱、耐盐碱、耐贫瘠，适合在干旱或土壤条件较差的地区种植，有助于保障粮食安全。同时，作为轮作作物可改善土壤结构，减少病虫害，促进农业可持续发展。对高粱的深入研究是非常重要的。

文 | Maggie

审核 | Richard

排版 | 绿叶

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来源: 海洋与湿地