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研究人员针对画眉草（Eragrostis tef (Zucc.) Trotter）产量低等问题，开展提升其生产力研究，为农业发展提供参考。
画眉草研究：应对挑战，探索高产之路
在全球人口持续增长的当下，粮食安全问题愈发严峻。据统计，地球人口已超 80 亿，预计 2037 年将达 90 亿，2058 年更是会突破 100 亿 。与此同时，粮食不安全状况日益加剧，2021 年有 7.02 - 82.8 亿人遭受饥饿，预计到 2030 年，仍有 6.7 亿人面临饥饿威胁，全球还有 20 亿人营养不良，8 亿人面临严重粮食短缺。在这样的大背景下，提高粮食产量、保障粮食安全成为当务之急。
画眉草（Eragrostis tef (Zucc.) Trotter）作为埃塞俄比亚约 8900 万人的主食，在当地的农业生产、经济收入和居民饮食中都占据着重要地位。它具有诸多优势，营养丰富且不含麸质，能适应多种不利环境，储存时间长。然而，其平均产量仅为 1.76 t?ha-1，远低于自身高达 6 t?ha-1的遗传潜力，是制约其发展的关键因素，也对埃塞俄比亚的粮食安全、营养供应和整体经济产生了不利影响。因此，研究如何提升画眉草的生产力具有重要的现实意义。
来自埃塞俄比亚 Adigrat Univ 和 Mekelle Univ 的研究人员 Hailay Gebremedhin 和 Addis Abraha 针对画眉草开展了深入研究，相关成果发表在《Discover Agriculture》上。
研究人员综合运用了多种技术方法来开展此项研究。在遗传多样性分析方面，利用 AFLP、RAPD、ISSR、SSR、SNP 等多种 DNA 分子标记技术（DNA markers techniques），对画眉草的遗传资源进行评估；通过构建遗传连锁图谱（genetic linkage maps），定位与产量、抗倒伏等重要农艺性状相关的基因位点；采用转录组学（transcriptomics）、代谢组学（metabolomics）等组学技术（omics techniques），研究画眉草在不同环境条件下的基因表达和代谢变化，以揭示其应对环境胁迫的分子机制。
研究结果主要围绕以下几个方面：
- 画眉草的资源与特性：埃塞俄比亚是画眉草的起源、驯化和多样性中心，拥有丰富的遗传资源，包括大量的地方品种、野生近缘种和相关野生种。画眉草营养丰富，富含碳水化合物、不饱和脂肪酸、矿物质和植物化学物质等，具有较高的营养价值，可预防生活方式疾病，在西方已成为一种时尚健康的作物。在埃塞俄比亚，画眉草种植广泛，是当地重要的粮食作物，但其平均产量较低，远低于其他常见谷物。同时，画眉草价格较高，是小农户的主要收入来源，虽然政府禁止其谷物出口，但加工食品的出口为国家赚取了大量外汇。
- 画眉草生产面临的挑战：在内在因素方面，画眉草的花生物学特性和交配系统复杂，花朵小、开花时间短、自交率低，给杂交育种带来困难；易倒伏，导致产量损失，且缺乏足够的遗传变异性来培育抗倒伏品种；种子细小，发育过程难以与花组织分离，增加了育种难度；种子易脱落，在成熟时易受气候影响，导致产量下降。在气候和环境因素方面，气候变化对画眉草生产影响显著，干旱导致其减产 25 - 51%，现有品种大多不适合干旱环境；温度变化影响其生长和产量，高温可能导致开花期不育，低温对其产量也有负面影响；虽然二氧化碳浓度升高对 C4植物画眉草产量影响较小，但可能影响其生长发育和病虫害发生；此外，土壤肥力、酸碱度和杂草等问题也制约着画眉草的产量。
- 提升画眉草生产力的机遇：画眉草具有丰富的遗传多样性，为育种提供了广阔空间。通过诱导突变（induced mutation）、TILLING（Targeting Induced Local Lesions IN Genomes）等技术，可以创造新的变异，筛选出优良性状。体外培养（in vitro culture）和再生技术有助于克服杂交障碍，培育出适应环境胁迫的品种。分子标记辅助选择（Marker Assisted Selection，MAS）能够加速育种进程，提高选择效率。基因编辑技术（Gene Editing Technologies，GETs）如 CRISPR/Cas9 等，可精准改良画眉草的性状，解决产量低、易倒伏等问题。
研究结论与讨论部分指出，画眉草是一种重要且用途广泛的作物，具有成为全球健康食品的潜力。然而，其极低的生产力严重制约了发展，主要原因包括对作物生理的理解不足、现有种质资源的保护和利用不佳、倒伏、种子脱落、生物量过高和种子过小等，其中干旱是首要问题。未来应重点培育早熟（60 - 70 天）品种，利用基因组辅助工具和资源，结合现代生物技术，提高画眉草的生产力。同时，进一步收集和利用种质资源，加强对画眉草种子生理和遗传控制的研究，对于提升其产量和保障粮食安全具有重要意义。这项研究为画眉草的进一步开发和利用提供了全面的理论依据和实践指导，为解决全球粮食安全问题提供了新的思路和方向。
