Language
Country/Area
No result found
От рисовых полей к генам: как использовать количественные характеристики для повышения урожайности?
Поскольку мир сталкивается с угрозой роста населения и изменения климата, повышение урожайности сельскохозяйственных культур стало насущной целью сельскохозяйственных исследований. Сложные признаки, фенотипы, контролируемые несколькими генами, важны для понимания того, как сельскохозяйственные культуры реагируют на изменения окружающей среды и, таким образом, повышают урожайность. В этой статье мы рассмотрим, как решить эту проблему путем количественной оценки характеристик.
Обзор сложных черт
Сложные признаки также называются полигенными признаками и обычно зависят от множества генов и факторов окружающей среды. Например, урожайность и цвет сельскохозяйственных культур являются сложными признаками, и проявление этих признаков часто демонстрирует непрерывные изменения. В отличие от законов наследования Менделя, эти признаки не могут быть объяснены передачей одного гена.
Подавляющее большинство признаков являются сложными и охватывают все аспекты сельскохозяйственных культур.
Анализ количественных признаков
В исследованиях количественный анализ признаков широко используется для изучения того, как гены влияют на урожайность сельскохозяйственных культур. Эти черты можно разделить на следующие категории:
1. Количественные признакиКоличественные признаки часто можно оценить как непрерывные значения, и на них влияют несколько генов. Например, количество зерен риса или урожайность кукурузы являются количественными признаками, и эти культуры демонстрируют разную урожайность из-за генетических и экологических влияний. Анализируя эти признаки, исследователи могут понять, как гены взаимодействуют, повышая урожайность сельскохозяйственных культур.
2. Определение характеристик
В отличие от количественных признаков, конечные признаки выражаются целыми числами, например, количество яиц, которые курица откладывает за неделю. Эта черта имеет более значимую адаптивную реакцию на окружающую среду. Анализируя ее эффективность в различных средах, ученые могут понять ключевые факторы роста сельскохозяйственных культур. 3. Пороговые черты
Пороговые признаки — это признаки, связанные с состояниями здоровья, такими как возникновение заболевания. Подобные черты часто обусловлены множеством генетических и экологических факторов. Например, развитие диабета часто зависит от многих генов и может меняться в зависимости от изменений образа жизни.
Методы поиска сложных признаков
Исследователи использовали различные методы для поиска генов, связанных с количественными признаками. Вот основные методы:
1. Исследования близнецовИсследования близнецов анализируют влияние факторов окружающей среды на признаки сельскохозяйственных культур, наблюдая за поведением монозиготных близнецов (идентичные гены) и дизиготных близнецов (разные гены). Этот метод позволяет эффективно определить наследуемость различных признаков.
2. Картирование локусов количественных признаков (QTL)
Картирование QTL — это метод анализа связи между генами и признаками. Генотипируя группу генотипов сельскохозяйственных культур, которые ведут себя по-разному, и сравнивая их фенотипы, исследователи могут выявить генетические области, которые могут влиять на определенные признаки. Хотя этот процесс сложен, он раскрывает ключевую технологию повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
3. Полногеномное ассоциативное исследование (GWAS)Картирование QTL может идентифицировать генетические регионы и направлять будущие исследования.
GWAS обнаруживает вариации во всех локусах генов, сравнивая популяцию, которая проявляет определенный признак, с популяцией, которая не имеет этого признака. Такой подход не только помогает идентифицировать генетические варианты, но и понять роль факторов окружающей среды в урожайности сельскохозяйственных культур.
Изучение структуры организации генов
Организация генов — это процесс понимания всех генетических факторов, влияющих на определенный признак. Создавая математические модели и проводя статистический анализ, исследователи могут глубже понять, как работают вместе несколько генов, и одновременно оценить влияние генов в различных условиях.
ЗаключениеИзучение сложных признаков выявляет сложность взаимодействия генов и окружающей среды.
Хотя обширные исследования выявили множество генов и их взаимодействий, влияющих на урожайность, остается много проблем, особенно в определении того, как именно эти гены влияют на производительность. Учитывая, что глобальная потребность в увеличении производства продовольствия становится все более острой, можем ли мы найти более эффективные способы использования этих сложных характеристик для повышения урожайности?
