这篇文章最初发表于Ensia。
莎莉·麦肯齐(Sally Mackenzie)童年时期的夏天都是在广阔的田野里漫步的，田野里生长着鲜红成熟的番茄。在她的家乡加利福尼亚州，番茄最适合生长在炎热的气候里。然而，最近的几个季节证明，对于番茄来说，这里可能会变得太热。
"It just sits there, puts out these little green knobs and won’t do anything with them, because it just can’t handle the heat," said Mackenzie, now a professor of biology and plant science at Penn State University in University Park.
种植蔬菜从来都不是一件容易的事，但气候变化正在加剧这种风险。“新鲜市场农业是扣人心弦的命题，”麦肯齐，其父亲是西海岸的农产品经销商说。“在错误的时间一个雨水能彻底清除番茄作物，这是几十万美元。”
日益不可预测的生长季节不仅对加州的收入和生计构成了威胁，在那里，不断上升的气温加上稀少的降水已经几乎让人失去了生计30亿美元的人数对本州的农业产业，也波及世界各地。麦肯兹正在努力解决这个问题。随着生产者和科学家寻找方法使作物在面对这类挑战时更有弹性，她看到了利用植物在应对压力时快速打开和关闭选择基因的自然能力的巨大潜力。
新鲜的市场农业是扣人心弦的命题。......在错误的时间一个雨水能彻底清除番茄作物，这是几十万美元。
两全其美
传统上，植物育种家使用选择性育种来培育高产品种，可以在不同的生长条件下茁壮成长。然而，明尼苏达大学研究玉米的遗传学家Nathan施普林格说，在培育产量潜力和产量稳定性之间往往存在权衡。培育一种耐旱的植物是可能的，他说。但是在没有干旱的一年里，这种植物的产量可能只有原来的一半。
Mackenzie和施普林格都对这个角色很感兴趣表观遗传机制- 激活的生物过程和停用的基因 - 可以在产量潜能和产量稳定性之间的这种动态的平衡发挥。如果饲养者可以提高植物的翻转开关环境条件变化的能力，它可以使人们有可能（例如）激活提升仅在需要时耐旱生理变化，避免对生产力的小丁。
“一个关于表观遗传学的理论是，我们可以得到两全其美？”斯普林格说。
应力记忆
为了培育更有弹性的植物，Mackenzie会欺骗植物，让它们在压力下做出反应，这样它们就能启动自己的生存机制。
麦肯兹的“诀窍”是RNA干扰抑制在植物细胞质体中发现的MSH1基因。她和她的同事们发现，当他们在亲本植物中抑制MSH1时，表观遗传调控就会起作用，基因表达就会发生改变，使其能够更好地应对压力。
该研究小组发现，这种“压力”这个母株继承记忆的后代：他们也有改变的基因表达，即使没有人为的压力。用这种方法处理的西红柿长得更好，耐热性更强与传家宝番茄品种相比，该品种的产量可提高35%。
为了培育更有弹性的植物，Mackenzie会欺骗植物，让它们在压力下做出反应，这样它们就能启动自己的生存机制。
麦肯齐认为值这个方法来提升因为它可以发生速度的弹性。标准育种方法可以采取10年以达到类似的效果，她说。相比之下，使用表观遗传学方法，“我将在一年的时间内完成这项工作，”她说。
不仅如此，由于最终产品不含有可检测到的外来DNA, Mackenzie不需要经历美国农业部漫长的监管过程，而其他作物育种技术如基因组编辑或基因组修改可能需要商业化使用。
然而，施普林格指出，很难确定这些结果在多大程度上归因于表观遗传学。“这很难确认，”他说。“(Mackenzie的)实验室正在努力研究这种机制。”
测试技术
在番茄的成功已促使麦肯齐尝试在其他作物，包括大豆，高粱，苜蓿和草莓类似的方法。但她说，需要公司建立伙伴关系，以测试该技术在不同的季节，环境和国家。
斯普林格说，种子公司会毫不犹豫地从事养殖后生由于基因通过表观遗传学关闭突然会再次开启，影响他们卖一个统一的产品的承诺。如果从表观遗传学修饰的植物产生的种子种植的作物有更多的变化超出预期，他说，“你有问题。”麦肯齐维持，但是，她看到的表观遗传变化保持一致在植物的几代人。
其他研究人员也在测试表观遗传方法。在木薯的试验中，它是亿万人民的主食在热带国家，这是一个挑战。
“木薯是一种非常长期的作物——木薯的育种周期大约是8年，”哥伦比亚卡利国际热带农业中心高级育种平台的首席科学家Paul Chavarriaga说。他与Mackenzie合作进行了木薯试验。早期的结果是很有希望的，但是在研究完成之前资金就用光了。
增强，而不是取代
Mackenzie强调，操纵表观遗传学并不是灵丹妙药:它不能取代育种，而是提高了它。
表观遗传现象不会永远存在，也不应该永远存在。
“这并不是说你只是制造了这些品种，然后你走开，”她说。如同所有的表观遗传现象，几代后的工厂最终将回到其nonstressed状态。“没有后生现象将永远持有，并且也不应该，”她说。
麦肯齐说，表观遗传育种是重要的追求，因为气候变化对农业行业的快速发展的影响。
她说:“鉴于我们必须以尽可能多的作物来加速我们的进展，我们需要突破。”“没有简单、快速、传统的植物育种解决方案。你真的必须跳出思维定势。”
编者按:Allison Gacad是作为theEnsia导师计划。该项目的导师是弗吉尼亚Gewin。弥敦道施普林格，在这个故事引述，隶属于Ensia的出版商，该研究所的环境。
