西红柿的种植有点麻烦。由于易患枯萎病,需要大量阳光,藤蔓又长又难挂,这种美味的水果并不总是容易种植——尤其是在狭小的空间里。现在,利用基因编辑的力量,研究人员培育出了长成灌木而不是藤蔓的西红柿植株,为种植者(希望)带来一束成熟的樱桃西红柿。 纽约州冷泉港实验室的植物生物学家扎卡里·利普曼说:“多年来,我们都知道可以修改特定基因来控制开花并使植物更紧凑。”但花了一些时间才弄清楚如何将这些特性结合到小而高产的番茄中。利普曼和他的同事周一在《自然生物技术》杂志上发表了他们的研究结果。 “所有开花植物都拥有一套通用的基因系统,可以编码激素,告诉植物停止长叶并开始开花,”利普曼说。在自然界中,这两个生长阶段相当平衡。但农业植物育种者更看重植物的营养生长阶段,即长叶阶段,因为植物就是通过这个阶段长大的。 然而,由于开花是产生果实和种子的过程——美味的东西——Lippman 和他的同事们也一直在研究如何加速这一阶段。在这项研究中,他们确定了一系列需要编辑的基因中的第三个基因,以便更快地开花和果实生长。前两个基因是已知的,它们直接控制快速开花和果实生长。但他们在这篇论文中确定的第三个基因实际上控制着茎的长度。通过使用 CRISPR-Cas 9“关闭”这三个基因,他们能够在不到 40 天的时间内培育出小番茄灌木,并结出一束樱桃番茄。 过去几千年来,人类一直在通过代代繁育获得所需特性,从而对农作物品种进行基因改造。这种繁育方式通过选择发生突变的样本,使它们成为更好的粮食作物(产量更高或生长更快),然后进行密集繁育。这些作物适合在传统农场种植。 但我们现在的生活方式需要能够在新环境中生长并呈现新形状的作物。由于人类农业需要迅速变革,以减少排放并养活不断增长的世界人口,同时适应气候变化的影响,这些作物需要尽快上市,而不是像传统方式那样需要几十年的时间培育。这就是基因编辑的作用所在:科学家可以立即引发可能需要几十年甚至更长时间才能自然出现的突变。 该团队将这些植物命名为“城市农业番茄”,因为它们是更广泛地改造城市农作物的努力的一部分。这些植物需要紧凑而高效,并且能够在垂直农场中生长,而不是分散在广阔的田地中。利普曼说,他的团队开发的方法在其他植物中“非常可重复”,因为控制开花的一组基因是通用的。 利普曼说,出于几个原因,西红柿显然是第一个目标。首先,它们可以和沙拉和三明治中的绿叶蔬菜搭配。这些绿叶蔬菜是目前唯一在垂直农场种植的植物,这种农场遍布美国各地,被认为是一个增长型产业。其次,利普曼说,西红柿和其他水果一样,都是高价值作物,通常在气候较温暖的地方种植,然后运到美国大陆。减少它们到达我们餐桌所需的距离可能会对环境产生真正的影响。 它们还需要美味。利普曼说,他已经多次品尝过该团队的成果,这种基因编辑水果“尝起来就像我喜欢的樱桃番茄”。 由于他们开发的技术可以推广到其他开花植物,因此未来我们有可能种植从黄瓜到猕猴桃等各种灌木。希望它们也能很美味。 |
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