主要农业杂草的遗传控制

Waterhemp和Palmer amaranth是两种威胁北美食物供应的侵略性杂草，越来越难以用商业上可用的除草剂杀死它们。一种称为遗传控制的新方法有朝一日可以减少对这些化学物质的需求。现在，科学家们又向前迈进了一步。

在今天发表在Weed Science上的一项研究中，来自伊利诺伊大学的研究人员发现了将男性waterhemp和Palmer苋菜植物与雌性植物区别开来的遗传特征。这一发现是开发破坏性杂草遗传控制系统的关键部分。

研究人员的目标是有一天将转基因雄性植物引入种群，与野生雌性交配。改良的雄性植物将包含基因驱动，一段编码雄性的DNA，将其传递给其所有后代及其后代，依此类推。最终，特定人群中的所有植物都将成为雄性，繁殖将停止，种群将崩溃。

这是一个有争议的策略，但领导该项目的I科学家Pat Tranel表示他们仍处于早期阶段。

“重要的是要强调我们还没有发布转基因水和帕尔默。我们正在做基础研究，可以告诉我们如何做到这一点，”作为科学研究部教授和副主任的Tranel说。我国农业，消费者和环境科学学院

他补充说，该团队尚未在这两个物种中发现雄性的特定基因或基因。相反，他们发现了与雄性区域相关的小遗传序列，可能是在特定的染色体上。他们认为男性的特定基因位于该地区的某个地方。

在这项研究中，研究人员在每个物种和每种性别中种植了200株植物，然后提取DNA并确定任何序列是否对于给定的性别是独特的。

“我们发现在waterhemp和Palmer雄性中存在的序列在雌性中没有发现，但没有雌性特异性序列。然后我们从其他种群中采集已知的雄性并寻找序列 - 它们就在那里，”Tranel说。“我们的序列不仅起作用，而且证实了雄性是这些植物中的杂合性，”Tranel说。

在人类中，雄性具有X和Y染色体，雄性配子，精子，对下一代贡献X或Y. 雌性有两条X染色体，每个卵都有一条X.雄性是异性的; 女性，同性恋。类似地，雄性waterhemp和Palmer苋菜植物产生具有雄性特异性Y区或不具有雄性特异性Y区的花粉。

“男性是异性恋性行为的事实表明男性占主导地位。如果该特质的基因占优势，那么控制性状(男性)就更容易了，”Tranel解释道。“当我们找到确定雄性的特定基因时，它们将成为基因驱动的明显目标，在那里你可以在种群中传播这种雄性基因。”

然而，与此同时，拥有一套能够在开花前准确识别雄性的基因序列可以帮助研究人员更好地了解植物的生物学及其对环境的反应。例如，Tranel说这一发现可以帮助确定杂草是否能够在某些条件下切换性别，或者一种性别对除草剂更敏感。这两个概念都是先前的研究或轶事报道提出的。

除了追求这些基本问题之外，Tranel的团队现在正在努力寻找大海捞针：雄性区域内的雄性基因。当他们找到它时，需要一段时间才能使waterhemp和Palmer amaranth的遗传控制成为现实。即使在那时，Tranel说使用杂草管理工具箱中的所有工具仍然很重要。

“我从未将此视为取代所有其他策略，”他说。“但想象这是解决方案的一部分真是太酷了。”

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