发现培育更强壮、更健康植物的方法

密歇根州立大学植物恢复研究所正在努力了解植物如何应对气候变化带来的日益增长的压力。

Gregg Howe,密歇根州立大学生物化学和分子生物学系的杰出教授,是植物弹性研究所的创始成员。
Gregg Howe,密歇根州立大学生物化学和分子生物学系的杰出教授,是植物弹性研究所的创始成员。

植物一直在与各种压力作斗争,从病虫害到不利的环境条件。但是,越来越多的极端天气事件和不断增长的世界人口导致需要为全球粮食系统开发更耐寒的作物。

bob体育登录密歇根州立大学的研究人员BOB体育植物恢复研究所(PRI)正在研究这些日益加剧的环境影响如何阻碍植物的适应能力,以及如何调节或避免这些影响。

格雷格·豪(Gregg Howe)是生物化学和分子生物学系的杰出教授,他是2015年开始成立PRI的研究团队的一员。bob体育登录

他说:“我们写了一份提案,开始为我们的植物科学和农业根基奠定基础。”bob体育合法吗“我们的想法是利用这笔资金作为种子资金,使项目启动,并使我们在植物恢复力领域的外部融资机会中更具竞争力。我们认为这是使密歇根州立大学在植物研究方面的优势更加强大的一种方式。”bob体育登录

Howe与创始董事Mike Thomashow以及清华大学教授何盛阳和Brad Day一起参与了这项工作植物、土壤和微生物科学系(PSM).初始资金来自全球影响计划、密歇根州立大学农业生物研究和农业与自然资源学院以及自然科学学院。bob体育下载iosbob体育合法吗bob体育登录

概述了三个重点领域:植物在温度上升情况下的表现;微生物群落在植物恢复力中的作用;豆科植物是国际上面临越来越大压力的重要作物。

在成立后不久,PRI增加了以下教员:

  • 罗宾·布尔,大学植物生物系杰出教授
  • Thomas Sharkey,生物化学和分子生物学系杰出教授
  • David Lowry是植物生物系的助理教授
  • 阿什利·谢德是微生物学和分子遗传学系的助理教授

2018年初,Buell成为PRI主任,并最终增加了三名成员:

布埃尔说,多学科的团队合作是革命制度党的关键力量。

布埃尔说:“革命制度制度使我们能够建立我们原本不会拥有的联系。“来自不同部门的有共同研究兴趣的教师可以通过PRI主办的一些论坛和研讨会进行互动,为合作研究奠定基础。”bob体育登录

创造最大的影响力

PRI成立之初的目标是专注于最广泛的研究课题,比如气温上升及其对植物生长和健康的影响。bob体育登录

豪最近开始研究温度及其与植物抵御昆虫的关系。他在两种温度情景下测试了西红柿的免疫系统功能,这两种温度都发生了昆虫捕食:刚超过82华氏度,而温度升高超过100华氏度(后者与佛罗里达州和加利福尼亚州的应季生长条件相似)。

豪发现,生长在100度高温下的番茄更容易受到侵袭。昆虫的新陈代谢加快,使它们更饿。与此同时,叶子上通常打开以释放水分和冷却植物的毛孔保持关闭。

豪说:“我们不知道为什么气孔(毛孔)保持关闭,也不知道这是否与捕食昆虫有关,所以这是我们必须进一步探索的问题。”“我们所知道的是,这种植物正在向昆虫流失有价值的组织,并且没有自我冷却。这显然不利于植物的整体健康。”

豪的实验室还研究茉莉酸盐,这是一种向植物发出修复组织损伤信号的防御激素。Howe说,在高温下,植物会产生更多的激素,但这种增加在对抗昆虫方面无关紧要。

他还指出了PRI内部不同研究的重要性。bob体育登录

“PRI从基础研究开始,但我们也在转向一些应用研究,”Hbob体育登录owe说。“我们正在解决的大多数问题都是长期问题,但如果有机会解决短期需求,我们希望能够灵活应对。”

汤普森是PRI的最新成员之一,他利用基因组学、光谱成像(无人机拍摄的高质量远程图像)和建模来研究玉米遗传学,以及不同品种在不同环境下的表现。

2019年夏天,她开始了一个项目马丁Chilvers他是PSM的副教授,以及Maninder辛格他是PSM的助理教授。这三人正在研究玉米焦油斑,这是一种近年来在中西部地区出现的真菌疾病。

一个多世纪以来,沥青斑一直存在于墨西哥和中美洲的高原地区,适合凉爽潮湿的环境。人们对引起焦油斑的真菌知之甚少,通常喷洒的杀菌剂效果甚微。由于缺乏足够的治疗方案或抗病品种,中西部的许多手术都遭到了破坏。

汤普森正在跟踪数百个玉米品种的疾病发病率和严重程度,使用传统的评级,如亲自侦察,和无人机图像来监测植物。她正在寻找具有抗病特性的品种。利用基因组学技术,汤普森可以确定哪些基因负责抗性,并努力将它们纳入现代高产品种,使它们不那么容易受到焦油斑病的影响。

奇尔弗斯专门研究植物病原体,并试图发现更多导致这种疾病的真菌,并测试杀菌剂的功效。作为一名农田作物农学家,辛格正在探索种植密度或其他管理做法是否会导致疾病传播。

汤普森说:“能成为这个项目的一部分,让来自不同背景的科学家聚在一起解决一个问题,真是太棒了。”革命制度党为这类工作提供了资源和机会支持。”

该项目也是由绿色项目和密歇根玉米营销计划资助的,是首批关注玉米的项目之一。汤普森加入这个团队是为了增加她在玉米遗传学方面的知识,并扩大PRI植物研究的范围。bob体育登录

2019年5月,一个科学咨询委员会对PRI的进展进行了评估,对更广泛的植物进行研究,这是建设性反馈的一部分。布埃尔说,委员会留下了深刻的印象,其反馈包括继续扩大以建立更可识别的身份。

“很高兴有第三方评估我们的工作,并确认我们在正确的轨道上,”Buell说。“我们知道我们不可能分析植物复原力的所有方面,但我们有计划继续我们团队的发展,这对未来是令人兴奋的。”

本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123

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