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在撒哈拉以南非洲，山药（Dioscorea spp.）是重要粮食作物，但生产面临诸多挑战。研究人员杂交D. abyssinica和D. praehensilis两种野生山药，成功培育杂种，证实杂交可行性与杂种优势，为山药育种增加遗传多样性，提升作物抗逆性和生产力。
在撒哈拉以南非洲，山药可是养活了数百万人的关键粮食作物，尼日利亚更是全球山药生产的 “大户”，贡献超过 65% 的产量。然而，快速增长的人口、农业发展的瓶颈、气候变化等因素，让这个地区的粮食安全亮起了 “红灯”。在山药种植上，病虫害等生物威胁、干旱洪涝等非生物胁迫，还有品种培育的难题，都严重制约着山药的产量和品质提升。面对这些困境，科学家们把目光投向了那些还未被充分利用的野生山药品种。
国际热带农业研究所（IITA）的研究人员开展了一项意义重大的研究，他们选择了D. abyssinica和D. praehensilis这两种野生山药进行种间杂交实验。这两种野生山药可是有着特殊身份，它们被认为是西非栽培山药D. rotundata的野生祖先，蕴含着丰富的遗传潜力和强大的适应能力。研究人员期望通过杂交，将它们的优良特性引入到栽培品种中，为山药的遗传改良添砖加瓦。
研究人员通过人工授粉的方式，让这两种野生山药进行杂交。他们精心操作，给 29 朵花授粉，最终收获了 15 个果实，从这些果实里取出 84 颗种子种下，其中 70 颗成功发芽，发芽率高达约 83.3%。之后，研究人员运用 8 组 Kompetitive 等位基因特异性标记（KASP）对杂交后代进行检测，发现 70 个后代中有 65 个（占比 92.9%）呈现杂合性，这有力地证明了杂交的成功。同时，研究人员还对杂交后代的形态特征进行了评估，观察它们的生长和产量相关性状。结果发现，不同的杂交后代在这些性状上存在显著差异（p<0.05）。比如，TDabp2101048 在茎长方面表现突出，达到 348.91cm；TDabp2101010 的节间长度最长，为 23.36cm；TDabp2101068 的活力最强，数值为 5.85。在产量相关性状上，TDabp2101052 的块茎最长，有 42.91cm；TDabp2101046 的块茎最重，达 1.14kg；TDabp2101054 的块茎数量最多，有 4 个。而且，这些杂交后代的许多性状与D. rotundata相当，这表明它们之间具有较高的遗传相容性。
这项研究成果意义非凡。它成功培育出了新型的种间杂交山药，证实了这两种野生山药之间的杂交可行性和杂种优势。通过种间杂交，大大丰富了山药育种的遗传多样性，为培育更优质、高产、抗逆性强的山药品种提供了新的基因资源。这不仅有助于解决撒哈拉以南非洲地区的粮食安全问题，还能推动全球山药产业的可持续发展。
研究人员开展研究用到的主要关键技术方法：
- 人工授粉技术：用于实现D. abyssinica和D. praehensilis的种间杂交。
- Kompetitive 等位基因特异性标记（KASP）技术：检测杂交后代的杂合性，以确定杂交是否成功。
- 形态特征评估技术：依据标准描述符，对杂交后代的生长和产量相关性状进行观察和测量。
研究结果：
- 成功授粉与种子萌发：对 29 朵花进行种间授粉，收获 15 个果实，84 颗种子种下后 70 颗成功发芽，发芽率约 83.3%，显示出两种野生山药的杂交亲和性和杂种优势潜力。
- 杂交后代检测：利用 8 组 KASP 标记检测 70 个后代，65 个（92.9%）呈现杂合性，证实杂交成功。
- 形态性状差异：杂交后代在生长和产量性状上存在显著差异（p<0.05），不同后代在茎长、节间长度、活力、块茎长度、重量和数量等性状上表现突出。
- 遗传相容性：杂交后代性状与D. rotundata相当，表明遗传相容性较高。
研究结论和讨论：
研究成功培育出D. abyssinica和D. praehensilis的种间杂交后代，验证了杂交的可行性和杂种优势。种间杂交为山药育种带来了新的遗传多样性，有助于克服现有育种难题，提高山药的抗逆性和生产力。不过，后续还需要进一步研究这些杂交后代在不同环境下的表现，评估其在实际农业生产中的应用潜力，持续挖掘野生山药的遗传价值，为山药产业的发展提供更有力的支持。
