这篇文章最初发表于Ensia．
莎莉·麦肯齐(Sally Mackenzie)童年的夏天是在广袤的田野上散步度过的，那里种着鲜红成熟的西红柿:它们在她的家乡加利福尼亚州的炎热天气里生长得最好。然而最近的几个季节证明，对于西红柿来说，天气可能太热了。
“它只是坐在那里，拿出这些绿色的小把手，对它们什么都不做，因为它就是无法承受高温，”麦肯齐说，她现在是宾夕法尼亚州立大学帕克分校(University Park)的生物学和植物科学教授。
种植蔬菜从来都不是一件容易的事，但气候变化正在加大这种风险。麦肯齐说:“新鲜农产品市场是一个棘手的问题。”麦肯齐的父亲是西海岸的农产品分销商。“在错误的时间下一场雨就会毁掉一场番茄作物，这将导致数十万美元的损失。”
日益不可预测的生长季节不仅对加州的收入和生计构成威胁，在加州，不断上升的气温和稀少的降水已经几乎30亿美元的人数对该州的农业产业，也是世界各地。麦肯齐正在想办法解决这个问题。当生产者和科学家们寻找方法使作物在面对这些挑战时更有弹性时，她看到了利用植物的自然能力迅速打开和关闭选择基因以应对压力的前景。
新鲜农产品市场是一个棘手的问题. ...在错误的时间下一场雨就能毁掉一场西红柿作物，那将会带来几十万美元的损失。
两全其美
传统上，植物育种家使用选择性育种来创造可以在不同生长条件下茁壮成长的高产品种。然而，明尼苏达大学研究玉米的遗传学家Nathan施普林格说，在培育潜在产量和稳定产量之间常常存在权衡。他说，培育一种耐旱的植物是可能的。但在没有干旱的年份，这种植物的产量可能只有原来的一半。
麦肯齐和施普林格都对这个角色很感兴趣表观遗传机制即激活和灭活基因的生物学过程，可能在产量潜力和产量稳定性之间的动态平衡中发挥作用。如果育种者能够增强植物在环境条件变化时切换开关的能力，就有可能(例如)仅在需要时激活增强抗旱能力的生理变化，避免对产量的影响。
“表观遗传学的一个理论是，我们能同时得到两个世界的好处吗?”施普林格说。
内存的压力
为了培育适应性更强的植物，麦肯齐诱骗植物做出反应，就像它在压力下一样，这样它就会启动自己的生存机制。
麦肯齐的“诀窍”就是使用RNA干扰使一种名为MSH1的基因沉默，该基因在植物细胞的质体中发现，质体是一种能够感知压力的隔间。她和她的同事们发现，当它们抑制亲本植物中的MSH1时，表观遗传调控开始发挥作用，基因表达会发生改变，从而使其更好地应对压力。
研究小组发现这种亲本植物的后代遗传了这种“应激”的记忆。即使没有人为的压力，他们也改变了基因表达。用这种方法处理的番茄生长得更好，对高温的抵抗力更强与传家宝番茄品种相比，产量提高了35%。
为了培育适应性更强的植物，麦肯齐诱骗植物做出反应，就像它在压力下一样，这样它就会启动自己的生存机制。
麦肯齐认为这种方法有价值，因为它可以迅速发生。可以采用标准的育种方法10年她说，这是为了达到类似的效果。相比之下，使用表观遗传学方法，“我要在一年的时间内完成这项工作，”她说。
不仅如此，由于这种最终产品不含可检测的外来DNA, Mackenzie不需要经历美国农业部(U.S. Department of Agriculture)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，可能需要进行商业用途。
施普林格指出，然而，很难确定这些结果在多大程度上可以归因于表观遗传学。“这很难证实，”他说。“(麦肯齐的)实验室正在努力研究这种机制。”
测试技术
番茄种植的成功促使麦肯齐在大豆、高粱、紫花苜蓿和草莓等其他作物上尝试类似的方法。但她表示，需要公司合作，以在不同的季节、环境和国家测试这项技术。
施普林格说，种子公司可能会犹豫是否从事表观遗传育种，因为通过表观遗传学关闭的基因可能会突然重新打开，从而影响他们销售统一产品的承诺。他说，如果一种由表观基因改良植物的种子培育出来的作物的变异性比预期的要大，“那就有问题了。”然而，麦肯齐坚持认为，她看到的表观遗传变化在几代植物中保持一致。
其他研究人员也在测试表观遗传学方法。木薯试验，是数亿人的主要作物在热带国家，事实证明这很有挑战性。
“木薯是一种非常长期的作物——木薯的育种周期约为8年，”哥伦比亚卡利国际热带农业中心先进育种平台的首席科学家Paul Chavarriaga说。他与Mackenzie在木薯试验方面进行了合作。早期的结果很有希望，但在研究完成之前资金就用完了。
提高,而不是取代
麦肯齐强调，操纵表观遗传学并不是一剂灵丹妙药:它不能取代育种，反而会增强育种。
任何表观遗传现象都不会永远存在，也不应该永远存在。
她说:“这并不是说你只是创造了这些品种，然后你就走了。”和所有的表观遗传现象一样，经过几代之后，植物最终会恢复到非应激状态。“没有表观遗传现象会永远存在，也不应该永远存在，”她说。
麦肯齐说，考虑到气候变化对农业的迅速影响，表观遗传育种是很重要的。
她说:“鉴于我们必须尽可能多地利用农作物，以最快的速度加快进展，我们需要突破。”“没有简单、快速、传统的植物育种解决方案。你必须跳出固有的思维模式。”
编者按:Allison Gacad是作为一个参与者写的这篇报道Ensia导师计划．这个项目的导师是弗吉尼亚·格温。文章中引用的Nathan施普林格是Ensia的出版商环境研究所的成员。
