古代谷物具有巨大的气候潜力，可能在欧洲的未来发挥关键作用

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，这些性状背后的机制长期以来一直是研究人员的一个谜，这阻碍了高效栽培。现在，与哥本哈根大学合作开发的一项新技术和生物库以前所未有的速度使研究和育种成为可能，为全球北方和南方的有效作物铺平了道路

它富含植物蛋白、纤维和矿物质，天然无麸质。高粱对土壤氮的利用也更有效，减少了对肥料的需求，这有利于气候和生物多样性。此外，它还可以抵御干旱和洪水。高粱植物，也被称为杜拉，拥有一长串品质

事实上，高粱越来越受到研究人员和行业的关注有很多原因，他们认为高粱在未来气候变化、干旱频率和洪水加剧的情况下具有巨大的潜力

只有一个问题：它是如何做到这一切的仍然是个谜

现在，一种名为“FIND-IT”的新技术可以有效地识别大型种子收藏中特定基因的新突变，为释放植物的潜力带来了希望。随着新建立的大型种子收集，该项目背后的研究人员预计，能够在创纪录的时间内开发出能够在北纬和南纬有效种植的作物变种

植物杂志《Physiologia Plantarum》特刊上发表的一篇文章重点介绍了新的育种技术。在报告中，研究人员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这两种新研究资源

高粱天生对遗传转化具有抗性。即使是像CRISPR和转基因生物这样的现代遗传工具，通常比传统育种更精确、更快速地进行基因改造，在高粱上的效果也有限

由于传统育种需要很长时间，这对在植物中开发农业性状提出了挑战。然而，这些新的研究资源创造了一个全新的机会

哥本哈根大学植物与环境科学系副教授Nanna Bjarnholt说：“该项目为我们提供了一个更大的干草堆——几乎是字面意义上的——以高粱植物及其种子的全面收集的形式，几乎代表了高粱的整个遗传变异。”与此同时，通过“FIND-IT”，我们获得了一种技术，可以快速有效地找到干草堆中的针——以我们怀疑对植物性状至关重要的特定基因变异的形式。”高粱在欧洲和全球南方都有巨大的潜力。与此同时，在欧洲纬度地区种植高粱的潜力巨大。

“在欧洲，我们可以从高粱的高营养含量和对干旱等挑战的抵御能力中受益匪浅。有了这些新资源，我们现在有机会开发一种高效的高粱作物，这种作物既适合欧洲的生长条件，又能够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

哥本哈根大学植物与环境科学系的Birger Lindberg Møller教授说：“与此同时，这为开发可以更有效地在南部种植的改良品种奠定了坚实的基础，例如在撒哈拉以南非洲，那里对抗旱性和土壤养分的最佳利用的需求可能变得更加关键。”

研究人员已经有了几个线索，他们渴望发掘这种植物的潜力

Bjarnholt说：“具体来说，我们已经确定了植物中的一些候选基因，我们认为这些基因可能与抗旱性以及高粱的其他重要品质有关。我们现在可以对这些想法进行测试。同样，其他研究人员可以在这项工作的基础上对这种植物进行自己的研究。我们有充分的理由感到乐观，因为我们知道高粱具有巨大的潜力。”

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正确的土壤、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高粱植物的专业知识，并从15万个种子变异中选择了正确的基因变异。它们还与澳大利亚炎热干燥的昆士兰州的研究人员的实用知识联系在一起，这些研究人员是在压力土壤条件下种植植物的专家

新的种子收集和技术都已提供给其他研究人员，为高粱研究的新规模打开了大门

它们共同代表了一种主要的研究资源，因为现在可以快速筛查大量的变异基因。这是通过将采集的样本分成更小的小组，并使用PCR检测缩小搜索范围来实现的——正如我们从新冠肺炎对每个小组的检测中了解到的那样，以识别正确的DNA序列。该方法大大增加了在研究过程中可以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表现出极大的兴趣。尽管我们研究了这种植物多年，但它仍然很神秘。我们对它以及它为什么具有这些特征还知之甚少。尽管如此，许多地方越来越意识到这种植物具有巨大的潜力。” More information: Patrick John Mason et al, Harnessing the Power of an Extensive EMS‐Induced Sorghum Population for Rapid Crop Improvement, Physiologia Plantarum (2024). DOI: 10.1111/ppl.14449