康奈尔大学的一名研究人员完成了一项长达数十年的计划,开发能够自然抵抗害虫并限制昆虫传播病毒性疾病的番茄新品种。
领导该项目的植物育种家和遗传学家 Martha Mutschler-Chu 最近在美国农业部种质系统和加州大学戴维斯分校番茄遗传学资源中心存放了一套初步的抗虫番茄研究品系,这些品系将任何人都可以访问这些植物进行研究。
今年春天,Mutschler-Chu 将完成一套新的 20 个优良品系的开发,然后将其提供给任何感兴趣的种子公司,这些公司可能会将抗虫性状培育成商业品种。培育新品种可能需要种子公司长达五年的时间才能开始销售新的抗虫品种。
对于种植者来说,这些好处将减少农作物损失和水果损坏,同时消除或减少农药的使用并保护环境。
这些番茄的害虫抗性源自秘鲁本土的野生番茄 Solanum pennellii。安第斯番茄有一种叫做毛状体的小毛,可以分泌糖类化合物的小滴,这种糖类化合物被称为酰基糖,可以驱除昆虫。通过这种方式,植物可以安全、自然地阻止多种昆虫,防止它们取食、吃叶子和传播病毒,或产卵,而幼虫可能会损害植物。
“新品系将更优质的植物和水果与高酰基糖水平结合在一起,种子公司需要将酰基糖特性转移到商业品种中,”综合植物科学学院、植物育种和遗传学部门的名誉教授 Mutschler-Chu 说,农业与生命科学学院的一部分。
在初始研究线的现场和实验室测试中,来自康奈尔大学和其他七所大学合作伙伴(北卡罗来纳州立大学、佐治亚大学、克莱姆森大学、佛罗里达大学、加州大学戴维斯分校、加州大学河滨分校和加州大学河滨分校)的植物科学家进行了初步研究。田纳西理工大学)发现,适当水平和形式的酰基糖可以控制传播斑点枯萎病的西花蓟马 病毒和甘薯粉虱,传播黄曲叶病毒。结果,感染这些毁灭性疾病的植物显着减少,并且 现场试验,这些感染发生在季节末。
“为了最好地控制病毒,我建议种子公司使用双层方法:创造具有酰基糖性状和标准病毒抗性基因的杂交品种,”Mutschler-Chu 说。如果昆虫在不顾酰糖的情况下仍设法用病毒感染植物,则病毒抗性基因会提供额外的保护。
Mutschler-Chu 说:“这是一个保护病毒抗性基因效用的系统,因为如果进入植物的病毒较少,病毒发生随机突变并产生克服抗性的菌株的可能性也会降低。”同样,由于酰基糖无毒且不会杀死昆虫,因此昆虫本身产生耐受性的选择压力较小,因此它们对驱虫剂的适应速度更慢。
很快将提供给种子公司的新优良品系,已经从基因组中删除了大部分来自彭内利葡萄的野生基因,这些基因促进了农艺学上不良的性状。 Mutschler-Chu 保留了关键的酰基糖基因,同时去除了许多其他导致负面性状的野生基因,例如过多的枝条、小果实和异味。虽然最初的研究品系含有约 12% 的野生潘氏链霉菌 DNA,但最新的品系已降至约 2.5% 的野生 DNA。
从更广泛的角度来看,这项工作实际上展示了一种整合有价值特征的过程,该过程基于安全的天然化合物,由众多基因控制,并且可以有效对抗 病毒 Mutschler-Chu 说,这种策略也可能使其他作物受益。
虽然精英品系将非独家发布给任何种子公司,以将性状培育到其商业品种中,但他们需要向康奈尔大学技术许可中心申请许可,然后才能出售种子。