通过表型分析节水性状在减数分裂期对小麦籽粒的保护作用

通过表型分析节水性状在减数分裂期对小麦籽粒的保护作用

为了避免籽粒流失,维持小麦产量,科学家提出了一种在小麦生长过程中的水分利用策略,植物表型资讯介绍如下:

在小麦花粉母细胞减数分裂过程中,水分缺失将大大降低小麦的结实率和籽粒数。为了避免籽粒流失,维持小麦产量,科学家提出了一种在小麦生长过程中的水分利用策略。本文针对两种已经适应不同环境的品种Paragon、Gladius,在减数分裂前分别对其进行控水胁迫,利用聚合物喷雾剂来减少气孔导度。随后在表型平台上进行两个实验:(1)验证小麦叶面积的日常无损评估;(2)评估减数分裂期间不同的水分利用(WU)策略及其对小麦生理和产量的影响。

图1.在DAT 1至DAT 12的适量浇水(WW)和水胁迫(WS)条件下计算Paragon(a)和Gladius(b)的每日用水量(WU,mL)及植物材料实例

结果显示:Gladius的Wu在对土壤可蒸腾水分(FTSW)分数的回归中表现出较高断点(BP),这表明与Paragon相比,具有更高的保守全植物反应。与此同时,Gladius可维持旗叶的气体交换,仅在~ 0.2 FTSW时显著降低,说明WU降低的非耦合机制优化了旗叶气体交换维持所需的水资源。在渐进式土壤干燥条件下,Paragon对GS41胁迫的分蘖结实率和籽粒数显著降低(p <0.05),导致植株的籽粒产量和籽粒数量均低于Gladius。此外,研究人员还发现,对Paragon进行非保守胁迫时,聚合物诱导的蒸腾减少可能是有用的——能够在渐进式土壤干燥处理期间保持较高的FTSW、水利用效率和RWC。这使得Paragon种子结实率(p < 0.05)和粒数维持(p < 0.05)均优于对照结果。

图2. Paragon和Gladius的每穗粒数(a),每穗粒重(b),单株籽粒产量(c),结实率(d),千粒重(e)和单株粒数(f)分析以及受到适量浇水(WW)或水分胁迫(WS)的影响

研究结果表明,不同保守性状在一定程度上保护了减数分裂前后的籽粒发育,从而在限水条件下保持籽粒数。此外,非保守基因型(通常具有更高的预期产量潜力)可以在关键阶段通过使用聚合物喷剂减少水分利用而得到保护。因此,未来可以结合作物育种和管理战略,在小麦和其他谷物的早期繁殖阶段实现抗旱性。

来源:

Faralli M, Williams K S., Han J, et al.Water-Saving Traits Can Protect Wheat Grain Number Under Progressive Soil Drying at the Meiotic Stage: A Phenotyping Approach.Journal of Plant Growth Regulation. https://doi.org/10.1007/s00344-019-09956-3

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