河北
在其原生栖息地，柳枝稷在更靠北的地方生长时开花更早。在对不同基因样本的实验中，它在南方开花更早。
对于研究草原禾本科植物在不同环境中表现的研究团队来说，这种不一致并非好事，但解决这一明显冲突让科学家得出了更靠谱的结论，说明了大自然条件下收集的公共数据有多值钱。
上月末发表在《细胞》杂志上的研究“利用公民科学来情境化适应机制发现”把AI扫描数万张草类植物在线照片得出的趋势，跟在中西部和墨西哥湾地区研究地点种植柳枝稷两年的结果结合起来，还详细分析了三个跟柳枝稷开花有关的基因。
这项研究主要是由爱荷华州立大学农学教授于建明带头做的，研究团队确定了适应性反应的遗传基础，这有助于解释矛盾的开花时间趋势。但于建明表示，从“公民科学”（本例中是一个主要来自iNaturalist的在线照片库）中提炼有用见解的框架，跟研究结果一样亮眼。于建明是先锋海布里德玉米育种杰出教授，也是雷蒙德·F·贝克植物育种中心主任。
“通过这项研究，我们将定量遗传学和基因组学研究，与大规模景观中的生态学、进化和适应联系了起来。妙就妙在我们将它们结合起来，从而能够看到全貌，”他说。
相互矛盾的数据
研究人员构建了一个人工智能工具，用于筛选近44,000张包含时间和位置数据的暖季型草照片，获得了约5,000条关于开花柳枝稷、大须芒草、小须芒草和印度草的观测记录。在这四个物种中，北部的平均开花时间都比南部早。
研究人员重点研究了柳枝稷（这四种草中研究最深入的一种），分析了来自柳枝稷遗传作图群体的数据，以识别与开花时间相关的基因网络。通过研究从野生柳枝稷采集的样本构成的多样性群体，他们发现了三种单倍型——即与开花相关的三个基础基因的变异组合。每种单倍型主要出现在特定的地理区域中，包括一种特定于中西部的变异和一种在墨西哥湾沿岸各州常见的变异。
带有中西部和墨西哥湾地区单倍型的柳枝稷样本，在10个研究园中种植了两年，每往北一个纬度，平均开花时间就延迟2.3天——这与野外环境的数据正好相反。
“我们当时真得好好琢磨一番才能想明白这一点，”余说。
工作中的适应
有了这些补充信息，我们才找到了解决思路。他们用模型分析了这批不同品种的预期开花时间，把遗传和环境数据都算进去，结果发现，4月25日至5月5日期间的温度与开花时间的相关性最强。那段时间如果天气暖和，温度每升高1度，开花就会提前3.4天。
不过，论文里叫H1的那种柳枝稷，主要分布在南部墨西哥湾一带，不管在什么情况下，它都比中西部那种H2晚开花45天。他们还发现，H2在4月底到5月初这段关键时期，开花更容易受温度影响。
余说，H1和H2有这种差别，跟它们各自生长的环境是吻合的。在北方，H2开花早，是因为夏天不太会有极端高温，但秋天可能一下子就冷了。早开花有好处，这样柳枝稷就能专心准备过冬了。
再往南，H1延迟开花有助于避免在盛夏时节繁殖，而推迟到夏末则风险较小，因为秋季气温通常比北方更为温和。
“在原生条件下，这两种单倍型都在做它们需要做的事情以生存和繁衍，”Yu表示。“在北方，它们开花较早，因为冬天即将来临。但在南方，不用急，因为夏天太热，而秋天温和。”
有效结合
Yu表示，这项工作展示了将受控研究与自然数据集配对的有效性，尤其是在研究植物如何在不同环境中适应时——这一概念也被称为表型可塑性。
若没有公共照片数据库，研究人员就发现不了原生栖息地中的开花适应现象。若不研究基因型植物，他们也无法理解这些现象。
“我们的研究展示了把公民科学观测和设计实验结合起来，去揭示不同时空尺度下适应机制的价值，”该研究的27位合著者写道，其中包括来自美国农业部的两位科学家——资深作者李贤然和第一作者劳拉·蒂布斯-科尔特斯——他们都在爱荷华州立大学待过——李贤然当过研究副教授，蒂布斯-科尔特斯是博士生。
“这次是资深作者李贤然牵头，带着来自各个学科和机构的科学家们一起使劲，把所有证据凑齐，才解开了这个谜题。我们希望这能给其他研究带来启发，”余说。
余说，虽然相关的公开数据不一定总有，但只要有，就应该跟植物实验数据结合起来用。
“你不能说‘不，实验才算数’，然后就不理公民科学，”他说。“你得把两者结合起来。”
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