Proso hirs växer i västra Nebraska, som tros ha varit en av de tidigaste domesticerade grödorna. Den odlas i utvecklingsvärlden som matkälla och i USA och Europa för foder och fågelfrö. Kredit:Santosh Rajput
I de halvtorra tropikerna i Asien och Afrika kan förhållandena vara svåra för grödor. Växter måste ha korta växtsäsonger, överleva på dålig jord och tolerera miljöpåfrestningar.
Gå in, hirsarna.
Närmare 97 % av hirsarna som odlas över hela världen produceras i utvecklingsländer. Hirsar är en mångfaldig grupp av spannmålsgrödor. Viktigt är att de i allmänhet har högt näringsinnehåll.
"Men hirs har till stor del förbisetts av modern genetikforskning", säger Matthew Johnson, forskare vid University of Georgia. I en ny studie har Johnson tillsammans med kollegor i Indien genererat några av de första genetiska resurserna för tre olika sorter av hirs.
Eftersom genetiska resurser skapas för mindre studerade grödor, kan forskare bättre utnyttja den genetiska mångfalden inom grödafamiljen. Detta kan leda till utvecklingen av nya sorter av grödor. "Våra resultat kommer att ge forskarna verktyg för att utveckla bättre hirssorter för bönder", säger Johnson.
Kodo hirs som växer i Indien. Kodo hirs är en föräldralös gröda som kan producera mat i varma, torra miljöer. Kredit:M. Vetriventhan
De flesta bönder som odlar hirs är småbrukare (odlar mindre än 5 tunnland). Hirsar är avgörande för deras försörjning. Det beror på att de kan växa på marginella marker och behöver mindre vatten än de flesta grödor.
"Hiers växer också mycket snabbare än de flesta andra stora grödor", säger Johnson. Det är viktigt eftersom bönder kan plantera hirs om väder eller naturkatastrofer gör att de första planteringarna misslyckas. "Så, med hirs kan bönderna åtminstone få lite skörd", säger han.
Johnsons team sekvenserade och analyserade DNA från tre arter av hirs - kodo, little och proso. "Det här är tre grödor som har haft relativt få resurser utvecklade för dem", förklarar Johnson.
Växtkällan erhölls från International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics i Indien. Forskarnas mål var att bättre förstå den genetiska mångfalden inom och mellan varje sort av hirs. "Att förstå denna mångfald är ett viktigt steg för att utveckla bättre sorter av grödan", säger Johnson.
De avslöjade små skillnader i DNA-sekvenserna hos de olika växterna. Dessa genetiska skillnader kan i slutändan vara kopplade till egenskaper, såsom torktolerans och tillväxthastighet.
Liten hirs växer i Indien. Little hirs är en föräldralös gröda som kan växa i varma, torra klimat. Det är värdefullt för regional livsmedelssäkerhet. Kredit:M. Vetriventhan
"Genetik och fälttester går hand i hand", säger Johnson. Att odla olika sorters hirs kan ge information om bland annat skörd och blomningstid. "Vi måste para ihop dessa resultat med kunskap om hirsväxternas genetiska släktskap", säger han.
Genom att sammanställa fältresultat och genetiska data identifierar forskarna önskade egenskaper och utvecklar förbättrade sorter. "Vi kan fortsätta att förbättra dessa sorter år efter år", säger Johnson.
En viktig del av att föda upp önskvärda sorter av en gröda är att förstå hur befintliga är relaterade till varandra. "Vi kunde hitta bevis för att den tidigare förståelsen av hur hirssorterna är relaterade till varandra inte alltid speglade deras genetik," förklarar Johnson.
De befintliga klassificeringarna gjordes utifrån fysiska egenskaper. Men det visar sig att de kanske inte är korrekta reflektioner av nära genetiska släktskap.
"Tänk på det som att försöka klassificera genetiska relationer mellan människor efter hårfärg", säger han. "Hårfärgen är genetiskt kontrollerad. Alla med blont hår, till exempel, har någon genetisk släktskap.”
"Men det finns så mycket mer än bara hårfärg som avgör vem vi är genetiskt släkt med", säger Johnson. "Ibland kan syskon ha en annan hårfärg. Men de kommer att vara närmare släkt med varandra än till en främling som råkar ha samma hårfärg.”
Att avslöja den underliggande genetiken, som i denna studie, kan hjälpa växtförädlare att utveckla hirssorter med önskade fysiska egenskaper. "Hiers är en fantastisk gröda", säger Johnson. "Jag tror att de kan diversifiera vår kost och bidra till matkällor och trygghet när vårt klimat fortsätter att förändras."
Läs mer om detta arbete i The Plant Genome . Denna forskning stöddes delvis av International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics och University of Georgia.
Referens:"Genomomfattande populationsstrukturanalyser av tre mindre hirsar:Kodo Millet, Little Millet och Proso Millet" av Matthew Johnson, Santosh Deshpande, Mani Vetriventhan, Hari D. Upadhyaya och Jason G. Wallace, 5 september 2019, Växtgenomet .
DOI:10.3835/plantgenome2019.03.0021
