作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2021/12/28 14:57:17
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“几乎不可能”种植技术有望彻底改变农业
让嫁接香蕉成为可能

 

一棵嫁接两年半后的椰枣。插图显示了植物基部的一个区域,箭头指向嫁接位点。图片来源:Julian Hibberd

近日,剑桥大学的研究人员发现了一项新嫁接技术,可以提高香蕉和椰枣等一些最濒危作物的产量并消除相关疾病。相关研究结果发表于12月23日出版的《自然》。

植物嫁接是把一株植物的根连接到另一株植物的枝上,以改善作物生长和根除疾病。该技术在农业上已经使用了数千年,但这项技术并不适用于单子叶植物。单子叶植物包括所有的草,如小麦和燕麦,以及其他高价值作物,如香蕉和椰枣。因为这些植物缺少一种叫做维管形成层的组织,而维管形成层可以帮助移植物在新植株上愈合、融合。

剑桥大学Julian Hibberd团队发现了一种可以嫁接单子叶植物的方法。他们从单子叶植物种子中提取了一种植物胚胎组织,并将其应用于同一物种两个单子叶植物标本之间的潜在嫁接位点。

结果发现,该组织能刺激生长,并将两半植株融合在一起。研究人员通过荧光染料验证发现,嫁接植株的根和芽已经融合,并且茎干上的液体和营养物质可以上下移动。这种方法似乎适用于单子叶植物的很多物种,包括菠萝、香蕉、洋葱、龙舌兰、油棕榈和枣椰树等重要作物。

伦敦帝国理工学院Colin Turnbull表示,“我认为这几乎是不可能的。所以,该研究作为一项科学突破,非常令人惊讶。”

该团队在实验室的初步研究也表明,这种嫁接可以在物种之间进行。他们将小麦茎嫁接到抗病的燕麦根上,这可能会保护小麦免受土壤传播的疾病,尽管目前还不清楚这种保护在现实世界中是否可行。

这项技术对于像香芽蕉这样脆弱物种的疾病防治尤其有用。香芽蕉无法有性繁殖,只能通过克隆来繁殖,这意味着这种作物在基因上高度一致,很容易受到巴拿马病(由一种土壤真菌引起)等疾病的影响。通过将抗病的茎(或砧木)嫁接到香蕉植株上,香芽蕉可以避免巴拿马病。

这一过程可能不适用于小麦和燕麦等禾本科植物,因为这一过程要重复数百万次才能收获一次。但对于那些能存活多年并产生高价值产品的大型植物,如枣椰树或龙舌兰,这种方法可能被证明是划算的。

研究人员表示,这项技术最直接的应用之一可能是在实验室里,研究人员可以使用嫁接技术来了解双子叶植物是如何上下运输物料的。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-04247-y

 
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