植物会随着时间的推移在基因上适应有机农业的特殊条件。波恩大学进行的一项长期研究证明了这一点。研究人员在两块相邻的田地里种植大麦，其中一块采用传统耕作方法，另一块采用有机方法。在 20 多年的时间里，有机大麦富含与比较培养不同的特定遗传物质。除其他外，研究结果还表明，培育有机农业专用品种有多么重要。研究结果现已发表在《可持续发展农学》杂志上。

20 世纪 90 年代末，Jens Léon 教授在波恩大学开始了一项实验，他知道这项实验将持续很长一段时间。他的研究小组希望研究耕作条件对植物遗传物质的影响。为此，他们在作物科学与资源保护研究所 (INRES) 进行了一项长达 23 年的复杂长期研究。“我们首先将高产大麦与野生大麦杂交，以增加遗传变异，”Léon 说。“然后我们在两块相邻的田地里种植了这些种群，这样大麦就可以在相同的土壤和相同的气候条件下生长。”

唯一的区别在于耕作方式。其中一块田地采用传统耕作方式，研究人员使用杀虫剂防治害虫、化学药剂除草并使用矿物肥料确保充足的养分供应。另一块田地采用更环保的方法：不使用杀虫剂，使用机械方法除草并使用马厩粪肥施肥。每年秋天都会保留一些谷物，以便来年春天播种——有机田地使用有机谷物，对照田地使用常规条件下种植的大麦。“我们并没有根据任何特定特征来选择谷物，而是随机选择了一小部分收获，”Léon 的同事 Michael Schneider 博士强调道。

延时分析基因组发育

研究人员还每年分析传统和有机种植植物的基因组。每个基因都可以以各种不同的形式存在，称为等位基因。例如，负责眼睛颜色的人类基因存在于“棕色”和“蓝色”等位基因中。某些等位基因在种群中出现的频率会随着世代的变化而变化。环境条件是这一过程中发挥作用的一个因素：确保植物在当前环境中茁壮成长的等位基因通常会越来越频繁地出现。

研究人员在基因测试中发现了两个有趣的趋势：在最初的 12 年里，两块田地里的大麦等位基因频率变化方式相同。“我们对这一发现的解释是，与野生大麦杂交而产生的非常多样化的种群是为了适应当地的条件，”参与研究的 Agim Ballvora 博士说。“毕竟，气候、土壤，尤其是日照长度等因素对两个种群来说都是相同的。”然而，在随后的几年里，两种栽培方式的等位基因频率分歧越来越大。特别是，使用有机耕作方法种植的大麦形成了对营养缺乏或缺水不太敏感的基因变异 - 也就是说，等位基因会影响根部结构。“其中一个原因大概是有机农业中营养物质的可用性差异很大，”Léon 说。

遗传异质性促进适应过程

传统种植的大麦的基因也随着时间的推移变得更加统一，这意味着在田地中生长的个体植物的基因物质逐年变得越来越相似。然而，有机大麦的异质性仍然更大。有机栽培的等位基因频率也随着时间的推移而变化更大。这导致有些年份对某些等位基因极为有利或不利。这可能是因为有机农业的环境条件比传统的框架方法波动更大：例如，如果某些植物疾病在一年内蔓延，植物将主要依赖那些保护它们的等位基因。作用于植物的环境力量的多变性似乎导致了更大的遗传异质性。“因此，植物能够更好地适应这些类型的变化，”Léon 说。

总体而言，研究结果表明了培育适合有机农业的品种的重要性。由于它们的基因组成已经适应了这些条件，它们将更加健壮，产量更高。“此外，在培育植物时，将它们与较老甚至野生的品种进行杂交似乎很有意义，”莱昂解释说。“我们的数据还表明，这甚至可能使传统的高产品种受益。”