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Molecular Plant 2021年第1期發表了浙江大學樊龍江教授團隊撰寫的題為「Orphan crops and their wild relatives in the genomic era」的觀點綜述文章，併入選當期封面。論文對孤兒作物及其野生種基因組學研究進行了回顧和展望。
封面故事：許多孤兒作物同屬物種為重要的農業雜草。禾本科稗屬內有兩個栽培稗種（稗子，barnyard millet） (Echinochloa esculenta 和E. frumentacea)，它們分別馴化自兩個重要稻田雜草——稗草（barnyard grass；E. crus-galli和E. colona)。封面展示的是稗草多變的穗型。
作者 | 葉楚玉副教授、樊龍江教授
來源 | Mol Plant
人類所消耗的熱量50%以上來自三大主要作物水稻、玉米和小麥，作物多樣性極低，嚴重威脅了全球糧食安全、營養安全。此外，人口增長需要可持續的糧食供應來滿足能量和營養需求，氣候變化（如乾旱和高溫）使得當前的作物生產尤其具有挑戰性，嚴重依賴化肥和殺蟲劑導致的環境退化導致農業生產可持續受到嚴重影響。孤兒作物的重視利用或新作物的從頭馴化被認為是解決這些問題的有效手段。
孤兒作物（orphan crop）相對主要作物（major crop）來說，通常種植區域有限，適合較低投入農業條件，有較好性狀（如抗逆性、營養元素豐富、C4高光效等），沒有受到政府和科研工作者廣泛關注，因此也被稱為小宗作物（minor crop）、未充分利用的作物（underutilized crop）、被忽視的作物（neglected crop）、未來作物（crop for the future）等。我國有豐富的孤兒作物資源及種植栽培歷史，如穀類作物中的粟（穀子；Setaria italica）和黍/稷（Panicum miliaceum）（「五穀」之二）、菰米（古老穀類作物，已消失，同時被馴化為蔬菜茭白；Zizania latifolia）、稗子（E. esculenta和E. frumentacea）、薏米（Coix lacryma-jobi）等。
有意思的是，很多孤兒作物（特別是穀類作物）的同屬近緣種多是主要作物的雜草，如穀子近緣種狗尾巴草（S. viridis）、稗子近緣種稗草（E. crus-galli、E. oryzicola、E. colona）、非洲孤兒作物福尼奧小米（fonio millet；Digitaria exilis）近緣種馬塘（D. sanguinalis）、龍爪稷（穇子；finger millet；Eleusine coracana）近緣種牛筋草（E. indica）等。
由於高通量DNA測序技術的發展，近10多年來越來越多的孤兒作物的基因組序列得以解析。本文重點概述了孤兒穀類作物及其野生近緣種（雜草）的基因組學研究情況。目前獲得了至少12種孤兒穀類作物和/或其野生近緣種的基因組序列（圖2），部分孤兒穀類作物進行了基因組重測序研究。基因組序列的獲得極大地推動了孤兒作物的研究，在主要作物中應用的基於基因組的一些育種技術在孤兒作物中逐漸開始利用，如基因組選擇和基因組編輯技術；重要農藝性狀相關基因或QTL逐漸得以鑑定；孤兒作物起源與演化得以不斷解析。
論文還討論了主要作物、孤兒作物及其野生近緣種（包括雜草）之間基因組數據潛在的相互利用（圖3）。主要作物中已有的育種知識和技術可以用來進一步改良孤兒作物。孤兒作物中的優良性狀基因可以作為主要作物遺傳改良的重要基因資源，如培育抗逆性品種、創製C4水稻等。而其野生種（雜草類型）除了提供基因資源，與主要作物還存在相互競爭關係，解析其分子機制，有利於培育具有強抑草能力的作物品種。論文還探討了孤兒作物的從頭馴化，提出以半野生菰為材料恢復丟失作物菰、以擬態稗草為材料馴化新的稗米，從而豐富作物多樣性，應對21世紀農業挑戰。
樊龍江團隊多年來一直從事作物及其近緣野生種（包括雜草）基因組學工作，特別是孤兒作物稗子及其近緣種稗草的基因組解析、起源進化等方面，在Nature Ecology & Ecology、Nature Communications、Molecular Plant 等期刊發表多篇論文。
論文連結：
https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.013