密歇根州立大学的教师们探索了使土豆和科学教师们都感兴趣的因素

无论你是一名经验丰富的研究员还是一名学生教师,开发新的调查和教学技能永远都不会太迟或太早。但如果你是一个土豆;是世界上最重要和最有营养的粮食作物之一。时机就是一切。

就像人类的睡眠/觉醒周期一样,马铃薯生理也受其自身的昼夜节律调节,这种节律对地球的24小时光振荡非常敏感(见右图的视频片段),但与马铃薯驯化相关的变化对马铃薯生物钟的影响比预期的要快。

在四年的支持下,250万美元中期奖在植物基因组研究,或MCA-PGR,从美国国家科学基金会、Eva Farré副教授MSU’ s大学植物生物学的自然科学部门将导致一个高度跨学科团队的密歇根州立大学的科学家研究成功的驯化的土豆和成功的科学教师的不同之处。

气候变化带来的变化比天气变化更大。作物生产区和品种范围将北移,改变它们的昼长周期。Farré说。

从历史上看,土豆已经经历了类似的转变。16世纪中期,水手们从南美洲把土豆带到了加那利群岛。当农民们开始把这些土豆移向更北的地方时,他们无意中变成了块茎植物的气象学家,人为地选择了某些表型,这些表型在北纬地区存活了更长的天数,同时保留了他们野生祖先更快的生物钟。

对许多植物物种来说,适应北半球漫长的夏季与较慢的昼夜节律钟有关。Farré解释说。生长在远离赤道的地方,你可能会认为家养的土豆也有一个较慢的生物钟,但我们测量过的所有栽培土豆都有一个较快的生物钟。

了解更多的北纬地区的昼夜节律,并定位与生物钟基因相关的等位基因,将有助于Farr&eacute的团队在不同的白昼长度下优化这种重要块茎的生长。

密西根州立大学植物生物学基金会教授、密西根州立大学植物恢复研究所所长罗宾·布埃尔是这项研究的联合首席研究员。他先前的研究证实,生物钟基因实际上是在基因选择之下。尽管如此,科学家们还没有最终找到特定马铃薯基因和生物钟之间的因果联系,部分原因是马铃薯是四倍体;他们保留了四份基因副本。

马铃薯在基因上是复杂的,所以准确找出是什么等位基因导致了一种特殊的表型是一个具有挑战性的问题。他指出,研究小组的成员们发现了如何培育出一种更简单的二倍体马铃薯,他们将在研究中加以利用。我的实验室将使用三种马铃薯基因型。两个野生品种和一个栽培品种在一天的不同时间进行光合速率和代谢产物含量的生理分析,以便将它们与基因表达差异联系起来。

该小组还将把表型和基因分型扩展到数百个野生和栽培马铃薯。

理想情况下,我们想要对来自南美不同地区、不同纬度和高度的200个不同品种进行表型分析。Farré说。更大的样本量将使我们能够验证表型及其环境之间的潜在相关性,并将基因变异与昼夜节律钟的速度联系起来。

除了提供资金用于培养一名转录组学博士后和一名研究生,或测量不同条件下的基因表达,该基金还将为未来的科学教师提供培训机会。

未来的科学教师面临的一个挑战是,他们很少有机会从事现在K-12学生的常规学科实践活动。科罗拉多州立大学教育学院副教授、科罗拉多州立大学STEM学院教师教育副主任戴维·斯特鲁普说。在这个项目中,四位未来的教师将有令人兴奋的机会沉浸在法博士的实验室中,帮助进行马铃薯研究,然后教授一门本科科学课程。

我想联系斯特鲁普博士,提高在学校教授科学实验的技能。Farré说。提供实验室经验将有助于确定研究活动和教学模式,以最好地学习他们作为教师所需要的技能。

其他获得资助的MSU合作伙伴包括:植物、土壤和微生物科学系的戴维•道奇斯和艾迪•汤普森,以及在计算数学、科学与工程系、生物化学和分子生物学系担任联合职位的阿尔琼•克里希南。

点击这里了解更多关于这项资助和NSF mcca – pgr的信息。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://msutoday.msu.edu/news/2020/msu-faculty-explores-factors-that-make-both-potatoes-and-science-teachers-tick/

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