枣椰树嫁接后 2.5 年。插图显示了植物基部的放大区域，箭头指向嫁接处。学分：朱利安·希伯德
科学家们发现了一种新方法，可以利用种子中的胚胎组织将两种草状植物（包括香蕉、水稻和小麦）结合起来。该技术允许将有益特性（例如抗病性或抗逆性）添加到植物中。
嫁接是一种将一种植物的枝条与另一种植物的根连接在一起的技术，因此它们会继续作为一个整体一起生长。迄今为止，人们认为在被称为单子叶植物的类群中嫁接草状植物是不可能的，因为它们的茎中缺乏一种特定的组织类型，称为维管形成层。
剑桥大学的研究人员发现，从单子叶草的种子中提取的根和芽组织——代表它们最早的胚胎阶段——可以有效地融合。他们的研究结果于 2021 年 12 月 22 日发表在 Nature 杂志上 .
估计有 60,000 株植物是单子叶植物；许多是大规模种植的作物，例如水稻、小麦和大麦。
这一发现对控制严重的土壤传播病原体具有重要意义，包括巴拿马病或“热带种族 4”，该病已破坏香蕉种植园 30 多年。最近这种疾病的传播速度加快，引发了人们对全球香蕉短缺的担忧。
“我们已经取得了所有人都认为不可能的事情。移植胚胎组织在一系列草类物种中具有真正的潜力。我们发现，即使是相距较远的物种，由于进化时间很长，也具有嫁接相容性，”该报告的资深作者、剑桥大学植物科学系的 Julian Hibberd 教授说。
该技术可以有效嫁接同一物种和两种不同物种的单子叶植物。嫁接遗传上不同的根和芽组织可以产生具有新特征的植物——从矮化芽到抗病虫害。
科学家们发现，该技术对一系列单子叶作物有效，包括菠萝、香蕉、洋葱、龙舌兰龙舌兰酒和枣椰树。这已通过各种测试得到证实，包括将荧光染料注入植物根部——从那里可以看到荧光染料向上移动并穿过嫁接处。
“我回顾了几十年来关于嫁接的研究论文，每个人都说不能在单子叶植物中进行。多年来，我一直固执地坚持下去，直到我证明他们错了，”剑桥大学植物科学系盖茨剑桥学者、该论文的第一作者 Greg Reeves 博士说。
他补充说：“使重要的粮食作物对破坏它们的疾病具有抵抗力是一项紧迫的挑战。我们的技术使我们能够为草状植物增加抗病性或其他有益特性，如耐盐性，而无需求助于基因改造或冗长的育种计划。”
世界香蕉产业以单一品种为基础，称为卡文迪什香蕉——一种可以承受长途运输的克隆。由于植物之间没有遗传多样性，这种作物几乎没有抗病能力。而且卡文迪什香蕉是不育的，因此不能将抗病性培育成植物的后代。世界各地的研究小组都在努力寻找一种方法来阻止巴拿马病的蔓延。
自古以来，嫁接就被广泛用于另一种称为双子叶植物的植物群中。包括苹果和樱桃在内的双子叶果园作物，以及包括西红柿和黄瓜在内的高价值一年生作物，通常都是在嫁接植物上生产的，因为该过程具有有益的特性——例如抗病性或提早开花。
研究人员已经通过剑桥企业为他们的嫁接技术申请了专利。他们还获得了 Ceres Agri-Tech 的资助，这是英国五所领先大学和三个著名农业研究机构之间的知识交流合作伙伴关系。
“巴拿马病是威胁全世界香蕉的一个巨大问题。剑桥大学有机会在拯救如此重要的粮食作物方面发挥作用，这真是太棒了，”Ceres Agri-Tech 总监 Louise Sutherland 博士说。
参考文献：Gregory Reeves、Anoop Tripathi、Pallavi Singh、Maximilian R.W. Jones、Amrit K. Nanda、Constance Musseau、Melanie Craze、Sarah Bowden、Joseph F. Walker、Alison R. Bentley、Charles W. Melnyk 和 Julian M. Hibberd，2021 年 12 月 22 日，自然 .
DOI：10.1038/s41586-021-04247-y
Ceres Agri-Tech 由剑桥大学领导，由 Cambridge Enterprise 创建和管理。它为该项目提供了转化资金以及商业化专业知识和支持，以扩大技术规模并提高其效率。
