在追求可持续农业的过程中，提高农作物的氮利用效率(NUE)是首要目标。20世纪以来，随着氮肥的大量使用，农业生产力显着提高。然而，氮肥的过量使用导致了严重的环境威胁和能源消耗。

作物野生近缘种(CWR)提供了宝贵的遗传资源，可通过育种计划解决这一问题。茄子野生近缘种(SolanummelongenaL.)分为一级基因库(GP1)、二级基因库(GP2)和基因库(GP3)，均为未开发的基因库。然而，由于固有的遗传障碍，在育种中直接利用CWR很复杂。这强调了开发和研究先进回交(AB)以无缝整合这些有益性状的必要性。

在《园艺研究》发表的一项题为“低氮施肥条件下茄子与来自不同基因库的野生近缘种的三组高级回交”的研究中，对低氮(LN)下的22个形态农艺性状、生理性状和NUE性状进行了评估茄子(S.insanum、S.dasyphyllum和S.elaeagnifolium)CWR的受精条件及其高级回交(AB;BC3至BC5代)。

供体野生近缘种的基因组覆盖率各不相同，在沙皮树中观察到的覆盖率最高，为99.2%。对于S.insanum，在1号染色体(86.8%)和3号染色体(80.9%)上观察到显着的代表性，而对于S.dasyphyllum，重点是在1号染色体(84.8%)和5号染色体(86.3%)上。

在表征S.melongena轮回亲本(MEL5、MEL1和MEL3)时，氮处理之间出现了显着差异。例如，在MEL5的处理中，产量和果实数(F数)分别发生了3.7倍和5.0倍的变化。此外，果实指标(例如MEL5中的果蒂长度)在不同的氮条件下表现出差异。

主成分分析(PCA)揭示了AB组之间的性状分组，其中S.insanum及其轮回亲本S.melongenaMEL5占总变异的48.8%。皮尔逊线性相关性显示了AB组之间的显着性状关系。

在AB组中总共鉴定了16个假定的数量性状基因座(QTL)，暗示了特定性状的潜在遗传控制，并从茄子参考基因组组装中精确定位了潜在的候选基因。在鉴定的16个推定数量性状基因座(QTL)中，有5个位于S.insanum9号染色体上的同一位置。“67/3”茄子参考基因组进一步查明了潜在的候选基因，包括9号染色体上的硝酸盐转运蛋白1/肽转运蛋白。

总之，这项研究强调了茄子野生近缘种在低氮条件下进行遗传改良以促进可持续农业的巨大潜力。所确定的QTL及其关联为创新茄子育种工作提供了基础，以支持在液氮条件下提高茄子的产量、质量和氮利用效率。尔科克斯博士及其同事最新发表的研究将帮助科学家更好地预测全球变化(例如干旱、火灾和热浪)将如何影响地球草本生态系统的健康和可持续性。

这篇文章于2023年10月10日发表在《全球变化生物学》上，提出了改进数学模型的关键步骤，以预测地球稀树草原、大草原、草地和北极苔原的变化。

“森林生态系统往往受到公众的大部分关注，”威尔科克斯说。“但以非树木植被为主的生态系统(即‘草’生态系统)占地球陆地表面的40%。因此，我们的研究在这些景观中发挥着重要的科学‘追赶’作用。”

草地生态系统为人类提供许多必要的资源和服务，包括粮食生产、传粉媒介和碳封存。它们也是北美麋鹿和野牛等野生动物的重要栖息地。

然而，当人们更深入地研究人类预测这些生态系统在即将到来的全球变化下如何持续的能力时，这项研究远远落后于森林的预测能力。威尔科克斯对地球系统模型的研究正在帮助缩小这一差距。

科学家使用这些模型来模拟物理现象(例如干旱和热浪)对景观的影响。构成这些模型的数学方程组合在一起，创建了数千行计算机代码，最终提供了现实的抽象。这些模型代表了广泛的生态过程，例如降雨渗透土壤、昆虫使稀树草原落叶或导致动植物死亡的热应激。

一名UNCG生物学学生在UNCG植物和授粉中心检查一种草。草地生态系统占地球陆地表面的40%。图片来源：UNCG

“但如果我们的模型不能准确地代表生态过程，他们的预测就毫无意义，”威尔科克斯说。

威尔科克斯解释说，要做好的一个重要方面是这些草丛系统不断变化的性质。

“我们不能仅仅假设生态系统的所有主要组成部分，例如植物群落，都将随着干旱和热浪的持续发生而保持不变。”

最大的挑战之一是如何表示草。目前，许多模型将草表示为微型树木或存在于地球表面的“绿色粘液”。作者表示，这种表示可能是模型难以匹配草地生态系统中现实世界观察结果的部分原因。

“经验学家和建模者之间更好的合作也将是改善生态系统模型中草本动态的关键，”威尔科克斯补充道。

作者表示，当干旱和洪水更加频繁和极端、火灾等干扰更加严重、人类压力持续存在时，实施这些变化对于帮助指导未来这些重要生态系统的公共政策和管理至关重要。

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