橄榄生物多样性研究是应对气候变化的关键

“近年来，人们对橄榄品种的鉴定和编目越来越感兴趣，”位于福洛尼卡的国家研究委员会（CNR）生物经济研究所（IBE-CNR）圣塔·保利纳实验农场负责人克劳迪奥·坎蒂尼表示。

“这促使我们建立了像我们这样的大型种质资源库，其中包含超过1,000份种质材料，这些资源最终汇入了由联合国粮食及农业组织（FAO）建立、并得到国际橄榄理事会支持的世界橄榄种质资源库，”他补充道。

“基于初步研究结果，我们已经能够推测出理想的橄榄树。”——圣保利娜试验农场首席研究员克劳迪奥·坎蒂尼

圣塔·保利娜实验农场成立于1966年，旨在保护植物生物多样性，除橄榄外，还拥有重要的梨、桃、柿、苹果和榅桲品种收藏。此外，该农场还设有经认证的橄榄种苗预繁殖中心，以及专门用于治疗受病毒病害影响的橄榄树的康复设施。

另请参阅：研究人员致力于识别最适应高温环境的橄榄品种

“种质资源库规模庞大，但全球品种的丰富性远未被完全编目，”坎蒂尼表示。

他指出，橄榄树（学名：Olea Europaea）已知品种超过2000种，其中约540种原产于意大利——这个拥有最丰富橄榄生物多样性的国家。

“仅考虑那些尚未被充分研究和鉴定的小众品种，尤其是近期重新发现的品种，就足以说明问题，”坎蒂尼指出。“可以说，种植者日益增长的兴趣——他们迫切希望通过试种新品种来提升橄榄油产量——正在推动这项研究向前发展。”

在此阶段，基因库——即研究人员用于保存对应不同橄榄品种特征的基因的场所——显得尤为重要：它们能为农业领域提供更丰富的植物选择，特别是在气候变化的背景下。

“橄榄种质资源库作为庞大的遗传多样性集合，正成为一项基础性资源，”坎蒂尼指出。“毋庸置疑，保护生物多样性是当前的首要任务，因为这对生态系统的质量至关重要。”

“因此，我们对丰富的橄榄生物多样性进行特征描述得越详细，就越能有效提升其价值，并利用它来应对未来的新挑战，”他补充道。

对橄榄生物多样性的研究有助于探索新途径，以减轻极端天气事件、突发性气温变化及水分胁迫的影响并加以应对——这些现象正日益频繁地发生，并为病害的滋生创造了条件。

坎蒂尼目前正指导一个由博士生组成的研究小组，致力于研究橄榄品种对这些环境压力的抗性。

“正如人类物种的变异一样，某些个体和群体内部存在抗性机制；同样，在橄榄树物种中，不同品种的基因组中可能存在多样化的特征，因此当植物处于应激条件下时，会产生不同的反应，”坎蒂尼说道。“可以说，当我们深入探索橄榄品种的领域时，一个全新的世界便展现在我们面前。”

该研究团队目前正围绕紫外线辐射引发的应激效应撰写三篇论文。

“我们正在研究某些品种对缺水应激的抗性，”坎蒂尼补充道，“随着我们观察到截然不同的机制，品种内部的显著差异已逐渐显现。”

研究人员还关注形态学特征，包括水分运输机制，同时重点研究某些品种的解剖结构——这些品种的输导组织在大小和形状上存在显著差异。除解剖学方面外，他们还考察了某些物质的形成过程。

“当我们观察这些品种在受胁迫时的内部反应时，发现会产生多种物质，这些物质在某种程度上能抵消胁迫影响，”坎蒂尼表示，“初步结果显示存在一种蛋白质，该蛋白质在其他物种中已有记载但目前研究尚少，似乎在橄榄树中起着关键作用。”

“我们正聚焦于这种蛋白质，以探究其是否能发挥关键作用，”他补充道，“最重要的是，我们正在研究该蛋白质与基因组之间的相互作用；因此，我们关注被激活基因的作用机制，以及这可能如何与植物的其他特征（无论是解剖学上的还是其他方面的）相关联。”

研究假设认为，在橄榄树这一物种中，全球众多品种所体现的多样性中，未来可能开发出抗病机制。

“我们的目标，也是所有研究人员的目标，就是识别这些机制，”坎蒂尼表示。“以一个广为人知的品种为例，莱奇诺（Leccino）不仅对木质杆菌（Xylella fastidiosa）具有抗性，还能耐受低温，并对某些细菌和真菌也具有抗性，这让我们认为该品种内部必定存在某种独特的机制。”

“因此，我们在研究中引入了莱奇诺，同时还纳入了其他抗病性各异的品种，目前正在验证这些品种内部的反应机制，”他补充道。

该项目的目标是建立一个信息丰富的数据库，通过该数据库，研究人员不仅能够对现有的、可直接应用的品种进行特征描述，还能培育出新的品种。

“基于初步研究结果，我们已经能够设想出一棵理想的橄榄树，”坎蒂尼表示。

他的研究团队从圣塔保利娜数据库中选取了四种模型植物用于研究。

“我们正试图弄清楚，当这些模型植物处于应激状态时会发生什么，”他说道。 “例如，假设我们有一个耐寒品种和一个不耐寒品种，它们的输导管分别宽窄不同，一个对木质杆菌（Xylella）有抗性，另一个则没有。我们将它们置于缺水应激条件下；我们注意到，植物应对环境应激的机制会根据品种的不同而完全改变，这种差异在细胞和基因层面都能观察到。”

“接着，例如，如果我们鉴定出一种如上所述的蛋白质，就会查询数据库，检查该蛋白质在每个品种中的表达水平，”坎蒂尼补充道。“如果发现某个基因被激活，我们就去查看哪个品种的激活水平较高。如果出现这种情况，该基因就被视为一个标记。”

“我们可以利用蛋白质、遗传或生理标记，这些标记在幼苗期也能观察到，”他继续说道，“随后我们可以进行杂交，在所有同胞植株中寻找该标记，并仅筛选出携带该标记的植株，这些植株将在后续研究中被纳入考量。充足的标记数量既能帮助我们重新发现那些被农民搁置数世纪之久的古老品种，也能助力开发新品种。”

目前，IBE的研究人员正在对1,200株橄榄树进行基因指纹分析，其中包括圣塔·保利娜（Santa Paolina）收藏中的各类品种和种质资源。

“我们相信，基于对种质资源的深入筛查以及相关参与者的前瞻性视野，这些研究有望在不久的将来为某些植物病害的防治带来令人瞩目的新发现，”坎蒂尼总结道。

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