通过育种合作提高作物产量

根据苏黎世大学的SamuelWuest和Agroscope于11月29日在开放获取期刊PLOSBiology上发表的一项新研究，一项简单的育种实验与遗传分析相结合，可以快速发现促进植物种群合作和更高产量的基因，瑞士和同事。结果有可能通过常规育种方法快速提高作物生产力。

在经典的进化论中，个体相互竞争，那些拥有最具竞争优势的基因会产生更多带有相同获胜基因的后代。这对植物育种者提出了挑战，他们经常面临选择合作而非竞争的植物。在玉米或小麦的密集单一栽培林中，如果个体避免长得太高或叶子开得太宽，则总体产量可能会提高(20世纪中叶的“绿色革命”在很大程度上取决于将矮化等位基因引入主要谷物)。

发现可能促进合作的等位基因(个体之间不同的基因版本)具有挑战性，但作者设计了一个系统来揭示它们。与博弈论一致，作者推断，最合作的基因型在与合作相似的邻居相处时表现最好，但在面对自私、竞争激烈的邻居时表现不佳。

他们使用模型植物拟南芥来比较给定植物在与另一个遗传相似的个体(模拟单一栽培)生长时的表现，以及在与一组“测试”基因型一起生长时的表现，这些基因型的生长策略各不相同。通过确定每株植物的整体活力(以地上生物量衡量)及其在两种情况下的生长差异，他们可以看出哪些植物最大限度地提高了快速生长的能力以及与基因相似个体合作的能力这样他们的邻居也长得很好。

有了这些数据，他们使用已发表的全基因组多态性数据来寻找与合作性状相关的基因。他们发现它与一小群连锁多态性密切相关，尤其是一个基因的次要等位基因。当携带该次要等位基因的植物靠近生长时，与在同一位点携带主要等位基因的植物相比，以高密度生长时，它们共同产生的生物量多15%。这种合作效应伴随着根部竞争的减少——相邻植物可能花费更少的能量侵入其邻居的根区以获取养分。

Wuest说，相同的比较策略可用于发现任何可测量特征的合作等位基因。“这种变异一旦在作物中被发现，就可以迅速用于现代育种计划，并提供提高产量的有效途径。”

Wuest补充说：“激发这项工作的想法并不新鲜，许多实际上是几十年前就已经形成的。然而，我们人类，作为最合作的物种之一，也可以从让我们的作物更加合作中获益，今天仍然吸引着我们。”

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