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长期研究发现,有机农业会导致植物遗传物质的适应

本站发布时间:2024-05-16 18:55:15

随着时间的推移,植物会从基因上适应有机农业的特殊条件。波恩大学进行的一项长期研究证明了这一点

研究人员在相邻的两块田地上种植大麦,一块使用传统农业方法,另一块使用有机方法。在20多年的过程中,有机大麦富含与比较培养不同的特定遗传物质

除其他外,研究结果表明,培育品种尤其是有机农业的品种是多么重要。研究结果现已发表在《可持续发展农学》杂志上

在20世纪90年代末,Jens Lé教授博士;on在波恩大学开始了一项实验,他知道这项实验会持续很长一段时间。他的研究小组想调查农业条件对植物遗传物质的影响

为此,他们在作物科学与资源保护研究所(INRES)进行了一项为期23年的复杂长期研究。Lé说:“我们首先将高产大麦与野生大麦杂交,以增加遗传变异。”;“然后我们把这些种群种植在相邻的两块地上,这样大麦就可以在相同的土壤和气候条件下生长。”

唯一的区别是耕作方法。研究人员在其中一块田地里使用了传统农业,使用杀虫剂来对抗害虫,使用化学制剂来消除杂草,并使用矿物肥料来确保营养的良好供应

研究人员在另一个领域采取了更环保的方法:不使用杀虫剂,使用机械方法除草,并用马厩里的肥料给土壤施肥。每年秋天都会保留一些谷物,以便在第二年春天播种;使用有机田地上的有机谷物和比较田地上在常规条件下生长的大麦

Lé强调:“然而,我们没有根据任何特定的特征来选择谷物,只是随机选择了收获的一小部分。”;on的同事Michael Schneider博士

分析时间推移中的基因组发育研究人员还每年分析传统和有机养殖植物的基因组。每一个基因都可以以各种不同的形式存在,称为等位基因。例如,负责眼睛颜色的人类基因存在于等位基因“棕色”和“蓝色”中。

某些等位基因在群体中出现的频率可能会随着世代的推移而变化。环境条件是在这一过程中发挥作用的一个因素:确保植物在当前环境中茁壮成长的等位基因通常越来越频繁地被发现

研究人员在基因测试中发现了两个有趣的趋势:在最初的12年里,大麦中的等位基因频率在两个领域的变化方式相同

Agim Ballvora博士也参与了这项研究,他说:“我们对这一发现的解释是,与野生大麦杂交导致的种群非常多样化,正在适应当地条件。”。“毕竟,气候、土壤,尤其是日照时间等因素对两个群体来说都是相同的。”

然而,在随后的几年里,两种文化的等位基因频率差异越来越大。特别是,使用有机耕作方法种植的大麦产生了对营养缺乏或缺水不太敏感的基因变体—即影响根结构的等位基因

Lé说:“其中一个原因可能是有机农业中营养物质的可用性存在很大差异。”;遗传异质性促进了适应过程

随着时间的推移,传统养殖的大麦在遗传上也变得更加一致,这意味着种植在田地上的单个植物中的遗传物质逐年变得越来越相似。然而,有机大麦的异质性更强

有机培养物的等位基因频率也随着时间的推移而变化更大。这导致某些年份对某些等位基因极为有利或不利。这可能是因为有机农业中的环境条件波动比传统的框架方法大得多:例如,如果某些植物疾病在一年内发生,植物将最依赖于保护它们的等位基因

作用在植物上的环境力的可变性似乎导致了更大的遗传异质性。“因此,植物能够更好地适应这些类型的变化,”Lé;总的来说,结果证明了培育优化的有机农业品种的重要性。随着它们的基因组成适应了这些条件,它们将更加健壮,产量也会更高

Lé解释道:“此外,在培育植物时,将其与较老甚至野生品种杂交似乎是有意义的。”;“我们的数据还表明,这甚至有利于传统的高产品种。”

More information: Michael Schneider et al, Deep genotyping reveals specific adaptation footprints of conventional and organic farming in barley populations—an evolutionary plant breeding approach, Agronomy for Sustainable Development (2024). DOI: 10.1007/s13593-024-00962-8

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