Слабый рис ни дикий рис, ни рис урожая, а скорее раньше одомашненный рис, который потерял некоторые черты, важные для людей. Адаптированный к человеческому потворству, это не растет за пределами сельскохозяйственных областей, но в то же время, это легко не получено и производит горькие семена.
В зависимости от того, где Вы находитесь в мире, сокращение урожая риса урожая может составить целых 90 процентов из-за этих сорняков, сказал Кеннет Олсен, преподаватель биологии в Университете Вашингтона в Сент-Луисе и ведущем авторе на бумаге. Даже в США, слабый рис, как оценивается, присутствует в 30 процентах рисовых областей и ведет, чтобы подрезать убытки в размере больше чем $50 миллионов ежегодно.Есть два главных напряжения слабого риса в США: strawhull и остистая пшеница-черноколоска. (Ости – длинные щетины, которые дают некоторым травам волосатое появление). Поскольку два слабых напряжения развились независимо, они обеспечивают идеальную возможность изучить генетическое основание слабости и, особенно, возникает ли это всегда через тот же самый генетический механизм.
С этой целью команда ученых из Китая и США – включая Вашингтонский Университет – упорядочила геномы 18 strawhull сорняков и 20 сорняков пшеницы-черноколоски и сравнила их с 145 ранее изданными геномами урожая и дикими вариантами риса.Анализ показал что: эти два сорняка развились из двух различных видов урожая; они развились на различных стадиях в процессе приручения; и генетическое основание для слабости отличается между напряжениями.
Это также показало, что в обоих случаях относительно немного изменений были необходимы, чтобы превратить хлебный злак в сорняк.У риса, другими словами, есть склонность к слабости. «Легко развить слабость, и это неоднократно происходило», сказал Олсен.Больше труда поклона«Эволюция слабых родственников урожая под-признанным часть процесса приручения», Олсен продолжал. «До недавнего времени немногие из тех, которые изучают приручение, много думали об этих слабых доппельгенгерах, которые были просто видом упорства на краях областей».
Когда рис установлен вручную, каждая рассада тщательно исследуется, и отказываются от слабых. Но принятие механизированного, отобранного прямым образом сельского хозяйства изменило уравнение. «Слабые родственники так походят на урожай, они гармонируют, и фермеры не понимают, что у них есть проблема, пока у них нет реальной инвазии», сказал Олсен.Одна из самых значимых слабых черт – очень сокрушительные семена. «Когда зерновые культуры были одомашнены, люди выбрали против разрушения, потому что оно сделало зерно легче получить, но если Вы – слабая разновидность, Вы хотите рассеять семя.
Таким образом со слабыми напряжениями есть возрождение разрушения семени», объяснил Олсен.У сорняков также есть очень постоянная дремота семени, сказал он. Во время приручения есть выбор против дремоты, потому что фермеры, избранные для того, что подходит сначала. Но, снова, это – плохая стратегия сорняка, таким образом, дремота повторно появляется также.
Комбинация разрушения и продленной дремоты означает, что есть водохранилище семян сорняка в нивах, которые могут подойти год за годом и вытеснить урожай.Глубокая история риса
Генетический анализ, предпринятый командой ученых, показал, что два напряжения слабых происходят от двух отдельных рисовых вариантов, indica и aus, которые были одомашнены в различных частях Азии.Большая часть риса, выращенного в США, является третьим разнообразием, японской айвой, одомашненной в еще одном месте. Поэтому и потому что есть сравнительно маленькое генетическое разнообразие в двух слабых напряжениях, они были, вероятно, представлены США как загрязнители в стволах зерна.
И слабые напряжения развились после того, как рис был одомашнен и после того, как некоторые сортовые различия появились в урожае. Но сорняк пшеницы-черноколоски, кажется, отличался от aus разнообразия риса намного ранее, чем strawhull сорняк, отличенный от indica.Приручение урожая – долгий процесс, обычно делившийся на два этапа, объяснил Олсен. Во время первой стадии человеческий выбор одобряет «черты приручения», которые позволяют заводу быть выращенным во-первых, такие как seedheads, которые не разрушаются легко.
Позже, человеческий выбор одобряет «черты улучшения», такие как подобный попкорну аромат и аромат риса басмати.Чем больше этих черт, которыми обладает слабое напряжение, тем позже оно развилось. Оба у американских напряжений сорняка есть только варианты урожая трех генов, которые являются целями выбора во время рисового приручения. С другой стороны, у strawhull, но не пшеницы-черноколоски слабое разнообразие есть гены для большинства широко отобранных черт улучшения.
Сорняки пшеницы-черноколоски развились после того, как рис был одомашнен, но прежде чем он был улучшен, и strawhull сорняки вылетели только после того, как рис был далее улучшен выборомDe-приручениеУстановив, когда слабость развилась, ученые смотрели на то, как она развилась, сравнив геномы слабых вариантов к тем из их выведенных предков урожая. Они искали «подписи выбора», доказательства мутаций, настолько благоприятных, они распространяются быстро через население.
То, что они нашли, – то, что подписи соответствовали областям генома, которые управляют слабыми чертами, но не к затронутым приручением. Например, все слабые виды риса обладают sh4 мутацией, которая характеризует одомашненные несокрушительные виды риса. Восемь других генных регионов, однако, вовлечены в повторное приобретение разрушения слабыми напряжениями.
Кроме того, большинство генов для адаптации сорняка сгруппировано на геномных островах, а не беспорядочно распределено всюду по геному.«Это – различные геномные острова в каждом типе сорняка», сказал Олсен. «Так изменение урожая в сорняк не вносит много генетических изменений, и оно может произойти через различные генетические механизмы».«Мы должны иметь в виду очевидную непринужденность, с которой неоднократно развивались эти сельскохозяйственные сорняки, когда мы переходим к механизированным производственным методам, которые способствуют их успеху».«Что я считаю захватывающими об этих сорняках», сказал Олсен, «способ, которым они поглотили сельскохозяйственную систему.
Они используют в своих интересах эту замечательную окружающую среду, которую мы создаем обработкой почвы и обеспечиваем питательные вещества, и путь вытесняет заводы, у которых есть желательные черты».