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新嫁接技术 提高香蕉等作物产量并预防相关疾病

2021-12-30 09:42:24来源:中国科学报编辑:包阳
摘要:近日,英国剑桥大学的研究人员发现了一种新嫁接技术,作为科学突破研究,实现单子叶植物嫁接,包括菠萝、香蕉、洋葱、龙舌兰、油棕榈和枣椰树等重要作物,此项嫁接技术可以改善这些作物的生长和消除疾病。

  

近日,英国剑桥大学的研究人员发现了一种新嫁接技术,可以提高香蕉、椰枣等濒危作物的产量并消除相关疾病。近日,相关研究成果发表于《自然》。

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一棵嫁接两年半后的椰枣。局部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

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,而维管形成层能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,并将两个植株融合在一起。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。

伦敦帝国理工学院的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表明,这种嫁接还可以在物种之间进行。他们将小麦秆嫁接到抗病的燕麦根上,这可能会保护小麦免受土传病害,尽管目前还不清楚这种方法在实际应用中是否可行。

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。

这一技术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且产生高价值产品的大型植物,如枣椰树或龙舌兰,这种方法被证明可能是划算的。

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,他们可以使用嫁接技术来了解双子叶植物是如何上下运输养分的。(辛雨)

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