作者:马特·麦金托什
现代植物科学在漫长的创新历史中只是最新的
今天种植的庄稼和以前不一样了。在人类历史的某个时刻,我们改变了它们。
从花朵到果实,我们可以用来选择和改良植物的工具的数量已经增加,特别是在本世纪的后半个世纪。有些植物育种技术是老的,有些是相对较新的,但它们都帮助我们适应挑战-从气候变化和粮食不安全到营养,味道和食物浪费.
品种选择——第一个也是最持久的技术
据报道,植物育种是一项古老的技术,起源于人类开始驯化野生植物之后——这早在12000年前就发生了国家地理.
早期的农学家从表现最好的植物中挑选种子,开创了品种选择的第一个实例。随着时间的推移,这些菌株开始占据主导地位。
后来,在公元前最后一千年,古人随后发现,他们也可以通过主动直接操纵植物来种植更好的植物。也就是说,选择他们认为有益的特定性状——例如那些更抗病或具有理想生长特性的性状。
其核心是,这种选择品种的方法仍然被世界各地的农民和研究人员使用。
它从何而来?
现代作物的祖先来自世界各地。例子包括:
- 小麦和大麦美索不达米亚
- 无花果从叙利亚
- 大米从中国
- 南瓜和玉米墨西哥
- 马铃薯产自安第斯山脉地区南美
相关的物种带来了新的作物
直到18世纪中期,我们才知道植物可以与相关物种杂交。这一发现使得全新的作物得以发展。加拿大国家生物技术和作物保护公司协会CropLife Canada的副总裁Ian Affleck解释说,葡萄柚就是这样一个例子。
“葡萄柚直到1750年才出现。当有人把印度尼西亚柚子和牙买加甜橙并排种植时,它们交叉授粉,我们最终在树枝上得到了一些新的东西。他们试过之后说,‘嘿,这真的很不错。我们要把它保留下来。’”
“我们经常认为我们今天吃的一些食物会永远存在,但事实并非如此。在人类历史的尺度上,它们是相当近的。”
突变可能是一件好事
基因和基因科学的概念在1750年还不为人所知,因为人们没有真正理解为什么他们能够成功地培育出更好的植物。我们对遗传和遗传性状的现代理解始于1863年,尽管直到1940年,植物育种者才获得了选择单个植物所具有的独特性状的能力。
“就像人类一样,植物的基因并不是50%来自父母一方,50%来自另一方。我们更像是49和49,其中2%是个人独特的随机因素,”阿弗莱克说。
“我们称这些为突变,或生物繁殖时发生的变异。”
当然,新的植物品种不会在一夜之间出现。的确,育种者通常要经过许多代才能始终如一地表达出所期望的性状。但通过捕捉独特的特征,20世纪的研究人员能够促进这些变化更快地发生。结果是新品种可以在更短的时间内培育出来。
直接研究基因
1996年标志着俗称的转基因生物(gmo)的引入,尽管对这一主题的研究早在几十年前就开始了。技术术语是“转基因”,指的是将一种生物体的DNA片段整合到另一种生物体中的过程。
正如操纵农作物的能力是古代人的一大进步,转基因育种标志着现代植物育种者的一大进步。对一些作物来说,它来得正是时候,包括玉米夏威夷木瓜。
“有一种疾病消灭了木瓜在夏威夷,他们不知道如何阻止它。它几乎彻底摧毁了这个行业,”阿弗莱克说,他指的是病原体木瓜环斑病毒。
一位夏威夷大学的研究人员找到了如何让木瓜抵抗这种疾病的方法。它拯救了夏威夷木瓜……我们今天在世界各地购买的木瓜中,80%是基于该大学研究人员的研究成果的转基因木瓜。”
在加拿大,目前唯一种植的转基因植物是甜菜,紫花苜蓿,油菜籽,大豆,土豆和玉米种子(不是我们通常吃的甜玉米)。这些和任何转基因产品在加拿大农民种植和销售之前都必须经过额外的监管步骤。这个过程可能需要很多年。
变得更加精确
不过,这并不是最后一次进步。在21世纪初,科学家们开始通过鲜为人知的技术——即标记辅助育种和基因组选择——直接研究基因。基因编辑是另一项技术,也是最受关注的技术。
基因编辑使科学家能够在生物体现有的遗传密码中进行非常精确和永久的改变,这些改变可以被后代遗传。这与转基因方法相反,转基因方法结合了来自不同遗传密码的有用DNA。特定的苹果和土豆品种是目前正在销售的基因编辑作物的例子。
“DNA就像一本长长的信息书,”阿弗莱克说。“科学家们现在可以确定他们想要改变的确切页面,确切段落,甚至确切的单词。”
一些基因编辑作物已经上市。然而,基因编辑在食品生产和医药领域的潜力是巨大的。的联合国粮食系统首脑会议科学小组例如,他认为基因编辑是消除全球饥饿的关键技术。该组织还认为,它是解决和适应气候变化的一个非常有价值的工具。
生物技术和人类文明一样古老
为那些有饮食限制的人提供麸质较少的小麦品种,抵抗棘手疾病的新咖啡品种,减少食物浪费的低瘀伤苹果——每一个都是我们如何利用科学来适应和改善植物的例子。今天,公共和私营部门的植物育种人员继续使用各种各样的工具来为最终消费者和负责种植它们的农民改善作物。
尽管工具可能会改变,但植物育种本身与人类历史有着千丝万缕的联系。阿弗莱克重申,重要的是要记住,开发新作物品种需要付出多少努力。做研究,进行试验,证明品种是安全和有用的,并通过加拿大的监管程序需要大量的时间,金钱和加拿大科学家的奉献精神。
“我们必须记住,这背后是有人在做的。我们也要赞美木匠,而不仅仅是他们的工具。”
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