作物育种:重申全球承诺
创造可持续粮食的未来，第七期
剧情简介
期的7创造可持续的粮食未来探索有可能提高产量的作物育种的改进，包括标记辅助育种、基因组辅助育种和较少研究的“孤儿”作物的进展。
这份工作报告最后提出了一系列关于如何通过这些方法加速产量增长的建议。
重要发现
要实现标记辅助和基因组辅助的传统育种以及孤儿作物的潜力，将需要在研发方面大量增加和持续的投资。我们建议制定一个目标，将低收入和中等收入国家的资金投入从目前占其农业产值的0.5%增加到1.0%。
尽管对占主导地位的转基因作物的优点还有争论的余地，但基因工程目前可能在帮助受到威胁的作物抵御疾病方面发挥有用的作用。即便如此，传统育种在提高作物产量方面仍将更加重要，因为它能够更好地处理产量增长所依赖的复杂、多基因性状。
大学、政府农业部门、农业公司和独立研究机构的研究人员应该在最近的努力基础上扩大他们的研究范围，超越研究最激烈的作物，并关注提高孤儿作物的产量。这样做将需要研究机构和捐助者提供额外的专门资金。
执行概要
世界需要缩小2006年作物产量与2050年所需作物之间69%的差距。假设目前的饮食、人口增长和粮食损失和浪费率 ，未来44年的作物产量将需要比前44年增长三分之一，才能避免收获耕地的净扩张。实现这种产量增长将是一个重大挑战。自20世纪60年代以来，农作物产量增长率一直很高，许多地方的农民已经使用了超过足够的水和化肥投入。与此同时，气候变化正在增加新的压力，必威官网是真的吗可能会降低许多农业地区的产量。
培育作物生产更多的粮食是提高产量的核心方法 。自从农业出现以来，农民就开始培育作物，而科学家培育作物只是在上个世纪才变得普遍起来。在过去几十年里，关于作物育种的公众辩论大多集中在转基因生物(gmo)上。基因改造(GM)包括将特定基因(通常来自不同物种)插入目标植物的基因组中。这种方法不同于传统的植物育种，后者涉及通过有性繁殖来杂交近缘物种的变种。迄今为止，两种转基因性状主导了市场:抗除草剂草甘膦，以及通过生产一种名为“Bt”的天然杀虫剂来抵抗一些害虫。
转基因作物的好处和挑战已经引起了公众的广泛关注，主要围绕四个问题:食品安全、毒性和虫害抗性、作物产量的影响，以及利润和控制权向大公司的转移。尽管现有转基因作物的优点还有待商榷，但转基因技术可能提供其他有用的潜在好处，特别是帮助作物抵御其他任何手段都无法解决的疾病的性状。
尽管公众关注转基因作物，但在可预见的未来，传统育种一直并可能继续是增加作物产量的主要手段。尽管一些雄心勃勃的转基因研究项目正试图改变复杂的基因组合，但转基因技术目前瞄准的是由单个基因或少数基因控制的性状。然而，大多数导致高产的性状是由大量基因及其与环境因素的相互作用产生的。正是通过传统的方法，育种者才能影响如此大量的基因。
分子生物学的最新进展正在帮助传统育种，并有可能加速产量的提高。一个进步是标记辅助育种，它涉及到与农学上有用的性状相关的植物DNA的部分。测绘技术使快速筛选大量幼苗成为可能，从而确定哪些具有所需的基因组合，而不必播种大量种子或等待单株植物生长。这种方法允许育种者跳过个体杂交的周期，从而更快地实现产量的提高。另一项进步是基因组辅助育种，它将DNA测序和定位应用于植物单个细胞内的整套DNA。基因组学有望揭示提供理想作物性状的复杂基因组合，从而使育种者能够筛选出 种具有这些性状的植物，并节省研究时间。标记辅助和基因组学都适用于传统育种计划。
随着标记辅助和基因组学继续加速传统育种，农业研究人员应该更多地关注那些研究相对较少的作物——“孤儿作物”。孤儿作物包括高粱、小米、土豆、豌豆和豆类，所有这些作物都是粮食不安全地区许多人的重要食物来源。鉴于迄今为止有限的研究努力，这类作物的边际产量提高潜力可能很高。标记辅助和基因组学可以通过两种方式使这些研究较少的作物更容易快速提高产量。首先，这些技术可以加快育种计划的步伐。其次，它们使育种者有可能了解基因组合，这些基因组合已经导致了更深入研究的作物，如玉米、水稻和小麦的产量提高。然后育种者可以在孤儿作物中选择这些有利的基因组合，以实现产量的提高。
建议的行动
未来几十年对作物产量增长的巨大需求和新技术的可用性结合起来，为改进作物育种提供了强有力的理由。为实现这一改进，我们提出了五项建议:
增加和稳定作物育种预算。近年来，用于农业研究的公共资金有所增长，但每年仍然只有300亿美元。发达国家私营部门研究的增加有所帮助，但市场现实限制了私营部门对许多低利作物(如孤儿作物)或非商业农业进展的兴趣。要实现标记辅助和基因组辅助的传统育种以及孤儿作物的潜力，将需要在研发方面大量增加和持续的投资。我们没有找到一个关于农业研发应该增加多少的良好全球分析，但我们建议提高一个初始目标，即将中低收入国家的资金投入从目前占其农业产值的0.5%增加到1.0%。
利用新技术。尽管对占主导地位的转基因作物的优点还有争论的余地，但基因工程目前可能在帮助受到威胁的作物抵御疾病方面发挥有用的作用。即便如此，传统育种仍将更加重要，因为它能够更好地处理产量增长所依赖的复杂、多基因性状。现在，绘制植物DNA部分和完整基因组的方法已经变得快速和相对便宜，它们为加速传统育种的改进提供了希望，应该受到研究人员、政府、公司和民间社会的欢迎。
增加对孤儿作物的研究关注。大学、政府农业部门、农业公司和独立研究机构的研究人员应该在最近的努力基础上扩大他们的研究范围，超越最受关注的研究作物，并注意增加 孤儿作物的产量。这样做将需要研究机构和捐助者提供额外的专门资金。
增加对环境有利性状的关注。育种家应该在提高产量的同时，努力培育更有效地利用氮和更少用水的粮食作物，以及更有效地防止侵蚀和吸收碳的覆盖作物。肩负应对气候变化或改善水安全使命的捐助者应支持专注于这些关键环必威官网是真的吗境特征的研究。
分享基因组的进步。大学、政府农业研究中心和私营部门可以通过更积极地与“公共领域”的其他研究人员共享基因组数据和新方法来加速增产。
