人類在約12000多年前開(kāi)始馴化野生植物，現(xiàn)存的40多萬(wàn)種植物中，僅約不到100種被馴化成今天被種植的各種作物。今天人類從糧食中獲得能量的70%僅來(lái)自于15種作物，其中玉米、水稻和小麥三大作物占比高達(dá)50%。隨著人口的不斷增長(zhǎng)和消費(fèi)習(xí)慣的改變給傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)越來(lái)越多的壓力。我們能否從眾多的野生和半野生植物中，重新馴化一些新的更符合人類未來(lái)需求的新作物，為解決世界日益嚴(yán)峻的糧食問(wèn)題提供新的解決方案，是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。

　　近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)建兵教授與德國(guó)馬普分子植物生理研究所(Max-Planck-Institute of Molecular Plant Physiology)的Alisdair R. Fernie教授在《Molecular Plant》上發(fā)表了題為“De novo domestication: An alternative route toward new crops for the future”的觀點(diǎn)文章，就這一問(wèn)題做了闡述。該文章首先回顧了作物馴化的歷史；隨后介紹了當(dāng)前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)并提出了“再馴化”（Re-domestication）和“從頭馴化”（De novo domestication）的理念；*后展望了如何通過(guò)我們已經(jīng)掌握的關(guān)于作物馴化和改良的知識(shí)來(lái)從頭馴化新的作物，以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人類糧食需求之間的矛盾。

　　在對(duì)作物馴化歷史總結(jié)中，作者總結(jié)了過(guò)去人類馴化和改良作物的4個(gè)階段，認(rèn)為生物技術(shù)和基因組驅(qū)動(dòng)的育種技術(shù)進(jìn)步正為我們叩開(kāi)設(shè)計(jì)育種的大門(mén)，將大數(shù)據(jù)與基因組編輯和*育種相結(jié)合，有望引發(fā)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的“第三次綠色革命”。作者認(rèn)為除了人口增長(zhǎng)引起的農(nóng)業(yè)發(fā)展的緊迫性之外，未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要挑戰(zhàn)還有農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性、作物對(duì)環(huán)境變化或極端環(huán)境的耐受性和人們對(duì)作物可食用部分營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的需求不斷提高。

　　針對(duì)這些問(wèn)題，該文章提出了“再馴化”處于半馴化狀態(tài)的作物及“從頭馴化”產(chǎn)生新作物的解決方案。“再馴化”的優(yōu)勢(shì)在于可以直接利用已經(jīng)適應(yīng)種植環(huán)境的處于半馴化的物種。“從頭馴化”可通過(guò)傳統(tǒng)的人為選擇和基因組編輯等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)人工選擇進(jìn)行“從頭馴化”需要至少20個(gè)以上世代才能綜合地改良野生物種，對(duì)于遺傳基礎(chǔ)不太復(fù)雜的特定性狀而言，這一過(guò)程可以非?？焖?，但通過(guò)人工選擇進(jìn)行“從頭馴化”不利的一點(diǎn)在于有害的變異會(huì)通過(guò)“搭載效應(yīng)”保留下來(lái)。近年來(lái)迅猛發(fā)展的基因編輯技術(shù)則可以有效解決“搭載效應(yīng)”的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)快速、*的“從頭馴化”。目前已經(jīng)有3例通過(guò)基因編輯技術(shù)來(lái)快速改良野生物種成為可以栽培的作物的實(shí)例報(bào)道。

　　上世紀(jì)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得的成就——尤其是*次綠色革命，對(duì)于養(yǎng)活世界人口意義重大，但是目前我國(guó)農(nóng)業(yè)“高投入-高產(chǎn)出”模式也面臨越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。作物馴化過(guò)程中，僅有限數(shù)目的基因受到了選擇（以玉米為例，約有1200個(gè)編碼蛋白的基因受到選擇），由此可見(jiàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的“再馴化”和“從頭馴化”具有很大的潛力。

　　該文章為此提出了實(shí)現(xiàn)“從頭馴化”新作物的關(guān)鍵步驟：

　　1.候選物種的確定。

　　2.馴化關(guān)鍵基因的鑒定，利用基因編輯等技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)野生植物到馴化作物的轉(zhuǎn)變。

　　3.目標(biāo)有益性狀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的確定，利用基因編輯等技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)性狀基因網(wǎng)絡(luò)的*調(diào)控。

　　4.提供擁有不同有益性狀的個(gè)性化作物滿足不同人群多樣化的需求。

　　“再馴化”和“從頭馴化”從新的視角提供了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的一個(gè)解決方案。此文的前瞻性觀點(diǎn)對(duì)于未來(lái)的作物遺傳改良具有重要啟示意義。

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