过去农作物野生亲缘植物在农作物改良中的使用

在过去的两个世纪中,农作物野生亲缘植物在改良农业系统方面通常扮演着偶然、有时至关重要的作用,虽然它们的作用通常不为大众所注意。

一个使用农作物野生亲缘植物的早期案例发生于19世纪末期,当时葡萄根瘤蚜(Daktulosphaira vitifoliae)从北美来到了欧洲。这种类似蚜虫的小昆虫以葡萄植株的根部为食物,进入欧洲后啃噬了整个欧洲的葡萄植株,其中在法国尤为严重,导致了后来人们所知的法国酿酒葡萄大虫害。 仅仅在法国,葡萄根瘤蚜便在1868至1900年间摧毁了估计250万公顷的葡萄园。[i] 极具讽刺意味的是,该虫害的解决途径来自于其源起之地——根部拥有根瘤蚜抗性的北美野生葡萄种Vitis rupestrisVitis berlandieriVitis riparia。美国植物学家将这些葡萄种从大西洋彼岸运至欧洲,之后欧洲葡萄种植者便开始了使用野生抗性葡萄砧木重建葡萄园的漫长工作。直到今天,世界各地的绝大多数葡萄园中仍能见到霞多丽、梅洛、长相思、赤霞珠和黑皮诺等最受欢迎的葡萄品种嫁接于这种Vitis属野生砧木之上。[ii]

如果相比于葡萄酒,您更偏爱用啤酒来佐餐的话,您可能会有兴趣知道现今最受欢迎的啤酒花品种中有一部分是通过过去与两组北美野生啤酒花收藏进行杂交才获得了高含量的α酸。[iii]

甘蔗花叶病毒(SCMV)的快速传播是另一个农作物野生亲缘种早期使用案例的引发因素。只有在使用野生甘蔗种Saccharum spontaneum培育了具有甘蔗花叶病毒抗性的新甘蔗变种后,人们才避免了这种病毒摧毁甘蔗种植区,保卫了甘蔗产业。最关键的杂交是在栽培变种Black Cheribon以及生长在印度尼西亚一座死火山上的一些野生甘蔗S. spontaneum间自然发生的。这一杂交使得人们于1921年成功培育出甘蔗变种P.O.J.2878,该甘蔗变种被认为是最棒的甘蔗品种。 如果没有从野外引入抗性,现今世界的任何地区都很可能没有能生存下去的甘蔗产业。[iv]

甘蔗并非是满足爱吃甜食的您的唯一一种受益于野性的农作物:可可和油棕也通过定向育种获得了有价值的野生基因。可可(Theobroma cacao)是制作巧克力的原料,它通过与亚马逊上游野生物种进行杂交大幅提升了产量及耐旱性;与来自非洲中部的野生油棕种Elaeis guineensis育种后,油棕的产量提高了25%。

事实上,农作物野生亲缘植物为各种各样的农作物提供了许多其他有价值性状。水稻和大麦的耐旱性是分别从野生的 Oryza longistaminataHordeum spontaneum中获得的。鹰嘴豆的耐热性是从它的野生亲缘植物Cicer reticulatum处获取的。[v] 野生西红柿种Lycopersicon pimpinellifolium为西红柿提供了尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)抗性,带来了1941年第一个具有真菌抗性的西红柿栽培变种泛美(Pan America)的发行,并使得西红柿种植扩展至了福罗里达州的多沙土壤中。[vi] 下表列出了农作物野生亲缘植物提供的遗传物质在1986年带来的年度经济估值。

农作物野生亲缘植物为美国农业提供的遗传物质在1986年及2012年所做贡献的年度估值(美元)。[vii]

占贡献总值的比例 年度贡献总值(1986年 美元) 年度贡献总值(2012年 美元)
甘蔗 34.8% 1.194亿美元 2.5012亿美元
向日葵 25.8% 0.885亿美元 1.8539亿美元
可可 14.3% 0.49亿美元 1.0265亿美元
面包小麦 10.3% 0.353亿美元 0.7395亿美元
油棕 9.4% 0.323亿美元 0.6766亿美元
啤酒花 3.5% 0.119亿美元 0.2493亿美元
甜菜 0.9% 300-325万美元 628-681万美元
烟草 0.5% 190万美元 398万美元
燕麦 0.4% 60-230万美元 126-482万美元
狗牙根 0.1% 40万美元 83.79万美元
总计1 3.423-3.4425亿美元 7.171-7.211亿美元

 

1普锐斯科特-艾伦(Prescott-Allen)和普锐斯科特-艾伦(Prescott-Allen)(1986)把马铃薯、西红柿、灯笼椒、草莓、棉花、郁金香、草木樨、苜蓿、西班牙鸢尾、无芒雀麦、高灌蓝莓和生菜也列为从野生物种中受益的农作物,但他们未能估算这些收益的价值。

除了它们过去贡献的现今价值,农作物野生亲缘植物还拥有一些对未来育种工作具有巨大潜在价值的性状。例如,野生稻种Oryza coarctata具有很高的耐盐性,野生大麦种Hordeum bulbosum对一些疾病具有抗性,还具有耐旱、耐盐和耐霜冻性。此外,人们还在野生鹰嘴豆种Cicer echinospermum以及野生向日葵种Helianthus argophyllus中发现了抗旱基因。[viii] 野生物种Lycopersicon hirsutum是西红柿16种主要病虫害中9种病虫害抗性的来源。[ix] 这些贡献不容小觑:据普华永道的一项研究估计,32种主要农作物野生基因池的潜在未来利用价值为1960亿美元。[x]

Loader
Preparing your export
Ready
Your export is ready!