Breeding maize genotypes for fall armyworm (Spodoptera frugiperda Lepidoptera: Noctuidae) resistance through conventional approaches: A systematic review
本项遵循 PRISMA 2020 指南的系统综述评估了撒哈拉以南非洲地区玉米抗草地贪夜蛾的常规育种方法，在指出通过循环选择和回交等方法取得显著进展的同时，也强调了必须解决的资金和基础设施有限等关键约束，以维持小农户的粮食安全。
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在撒哈拉以南非洲洲广袤的农业景观中，玉米不仅仅是一种作物；它是日常生活的基石，为数百万人提供能量，并支撑着数亿小规模农户的生计。世世代代以来，这种粮食供应的稳定性一直受到害虫的威胁，但在2016年，一个全新的、具有侵略性的入侵者抵达了：草地贪夜蛾。这种原产于美洲的昆虫迅速横跨非洲大陆，能够啃食玉米叶，造成的产量损失可能超过百分之四十。虽然农民们尝试通过化学喷洒来反击，但这些方法往往过于昂贵、对环境有害，并且随着害虫产生抗性，其效果也日益减弱。在转基因作物面临监管和社会障碍的地区，最可靠的前进路径在于植物本身。科学家们早已知道，某些品种的玉米具有抵御昆虫攻击的天然能力，这种特性被称为宿主植物抗性。这种抗性并非将植物变成坚不可摧的堡垒的单一开关，而是一套复杂的、遗传的防御机制，使植物对饥饿的幼虫而言不再那么具有吸引力或营养价值，从而使其在遭受攻击时仍能生存并产出谷物。
来自刚果民主共和国大学的一个研究小组致力于绘制利用传统育种方法来利用这些天然防御能力的进展图谱。他们并没有发明新基因或依赖实验室改造；相反，他们对现有的科学工作进行了系统性的回顾，以了解如何利用常规育种来培育能够抵御草地贪夜蛾的玉米品种。通过收集和分析来自数千项研究的数据，他们确定了四十份专门关注在热带和亚热带条件下进行抗性玉米育种的关键报告。他们的工作证实，尽管挑战巨大，但已经取得了显著进展。研究人员发现，育种者已成功识别出携带抵御该害虫所需遗传特性的特定玉米品系和种群。这些抗性来源通常是通过观察那些已经被培育用于对抗类似昆虫（如螟虫）的玉米而被发现的，这表明自然界经常为相关的难题提供重叠的解决方案。
研究显示，这种抗性的遗传蓝图非常复杂。不同于由单一基因控制的简单性状，对草地贪夜蛾的抗性是由许多基因共同作用的结果，其中一些基因会产生累加效应，而另一些则以更复杂的方式进行相互作用。由于这种复杂性，研究人员发现育种者必须使用特定的策略将这些特性转移到高产品种中。他们依赖于结构化交配设计，即通过精心设计的不同植株间的杂交计划，来观察哪些组合能产生更强壮的后代。一些方法侧重于在许多世代中逐渐建立抗性，而另一些则旨在创造利用两个不同品系杂交所产生的生命力的杂交品种。综述强调，最成功的项目是将这些传统杂交方法与对环境如何影响植物防御能力的深刻理解相结合。一个在某一地点能够抵御害虫的品种，可能会在另一个地点表现挣扎，这取决于降雨量、温度以及虫害的强度。
尽管取得了这些成功，前行的道路并非没有障碍。研究人员指出，撒哈拉以南非洲地区的许多育种项目受到资金缺乏、基础设施不足以及专业人才短缺的制约。建立受控环境来测试数千株植物对抗害虫的过程既费力又昂贵，许多国家级项目难以维持开展此类工作所需的设施。此外，目前高度依赖国际中心提供最初的抗性种子，这有时会导致培育出的品种并不完全契合当地的耕作条件。该研究表明，虽然遗传潜力确实存在，但实现这一目标需要通过协调一致的努力来加强当地的研究能力，并改善用于筛选抗性的工具。
综述结论认为，常规育种仍然是保护非洲玉米最易获得且最可持续的策略。这种方法不需要昂贵的技术或复杂的监管，非常适合那些供养着整个大陆的小农户。研究人员发现，通过持续识别和杂交最佳抗性品系，育种者可以开发出既能提供针对草地贪夜蛾的保护，又能满足农民对高产需求的品种。虽然这项工作远未完成，但该综述收集的证据提供了一个清晰的路线图：通过理解抗性的复杂遗传学，并投资于测试这些特性的专业人员和设施，完全有可能保障数百万人的粮食供应。撒哈拉以南非洲洲玉米的未来，取决于这些通过将自然自身的防御转化为抵御这一破坏性害虫之盾牌的稳健且有条不紊的努力。
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