人工智能加速寻找甘蔗黄叶病抗性标志物

黄叶病是巴西主要的甘蔗害虫，是由对热处理具有抗性的病毒引起的。受感染的种植园只能通过在实验室的组织培养中种植小苗并将它们种植出来才能挽救，这是一个耗时的过程，需要专门的基础设施和人员。根据长期研究该问题的一组科学家的说法，控制这种疾病的最有效方法是开发对甘蔗黄叶病毒具有抗性的品种。这是在 FAPESP 支持下进行的项目的目的。

这些科学家隶属于巴西圣保罗州的大学(坎皮纳斯大学 - UNICAMP、圣保罗州立大学 - UNESP)和国营农业综合企业研究机构(坎皮纳斯农艺研究所 - IAC、生物研究所 - IB)以及厄瓜多尔的ESPOL理工学院。在最近发表在《科学报告》杂志上的一篇文章中，他们描述了他们如何使用基因组学、机器学习和统计学来改进和加速对疾病抗性分子标记的搜索。

该小组发现，抗性品种大多是所谓的能量甘蔗类型，与传统甘蔗相比，纤维含量更高，糖含量更低，因此最适合第二代或纤维素乙醇生产，尽管至少有一种适合糖或常规甘蔗。乙醇生产——以至于它刚刚被 IAC 商业推出。

研究人员评估了 97 种甘蔗基因型，包括Saccharum officinarum、S.spontaneum和S.robustum 的野生种质、传统的糖和能量甘蔗克隆以及巴西育种计划开发的商业品种。

“我们分析了每个品种对黄叶病的抗性。目的是将抗病性与遗传特征联系起来。我们使用了几种不同的分子标记，即 DNA 变异，部署下一代测序来获取这些信息，”UNICAMP 分子生物学和遗传工程中心 (CBMEG) 的博士研究员Ricardo Pimenta说。

这些品种是通过 IAC 的甘蔗育种计划选择的。大多数是该计划的一部分，但也有来自糖和乙醇工业发展大学间网络 (RIDESA) 和甘蔗技术中心 (CTC) 的样本。

“该系列代表了巴西甘蔗的变异性，无论是种植还是用于杂交以生产其他品种，”UNICAMP生物研究所植物生物学系教授兼 CBMEG 项目协调员Anete Pereira de Souza说。 .

甘蔗黄叶病的症状通常出现在植物发育的后期阶段。主要症状是叶中脉严重变黄。该疾病改变光合效率以及蔗糖代谢和运输，损害生长和产量。

方法

根据皮门塔的说法，这篇文章描述了一个以前从未尝试过的实验程序。“黄叶病毒是由甘蔗蚜虫Melanaphis sacchari传播的，”他说。“IAC 团队种植了试验田，同时在已经感染病毒的植物上饲养了蚜虫。然后将蚜虫释放到未受感染的种植园中，并在受控的接种和感染过程中进行监测。之前的研究使用了类似的方法，不同之处在于他们种植甘蔗并让其自然感染，就像在一个不太受控制的接种过程中一样。”

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