利用高通量表型分析平台(HTTP)和抗旱性指数的逐步选择方法改良花生的抗旱性


发布时间:

2025-03-19

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干旱胁迫是非洲和亚洲地区花生产量的主要限制因素,这些地区的花生主要以雨养方式种植。本研究旨在设计一种花生育种过程中早期筛选抗旱性的测试方法,以确保可持续生产。在高通量表型分析平台(HTPP)LeasyScan和管理性胁迫环境(MSE)下,对600个多亲本高级世代杂交(MAGIC)系(MLs,F8/9代)和100个高级育种系(ABLs)进行了研究,以评估早期冠层生长特性。在MSE条件下,确保充分灌溉和干旱胁迫区间的水分管理一致,并在荚果充实阶段(累计热时间10000 CTT)对干旱胁迫区间施加间歇性干旱处理。在HTPP条件下测定的数字生物量、叶面积3D和株高表现出高遗传力和高遗传增益,被确定为早期冠层生长势的选择标准。第二个选择标准为均值评分指数(MSI),采用1到10的评分量化复原能力指数(RCI)和生产能力指数(PCI),MSI范围为1.4至8.4。基于研究结果,提出了一种两步选择方法,用于筛选干旱胁迫适应性状。该方法首先利用HTPP(LeasyScan)选择早期冠层生长势,然后在MSE条件下基于MSI进行筛选。由于MSE为田间试验且成本较高,先通过HTPP对大量选择候选进行初筛,从中筛选出一小部分早期生长势优异的材料,再在MSE条件下评估其农艺表现。这一方法为抗旱性改良提供了高效且经济的解决方案。

 

 图1 在HTPP条件下记录的ABL_1早期冠层性状的分布。

 

  图2 在HTPP条件下记录的MAGIC群体早期冠层性状的分布。

 

 图3 MAGIC群体在2018-19 (a) 和2021-22 (b) 年于水分胁迫(Pw_Ws)和充分灌溉(Pw_Ww)条件下产量相关性状的变异。

 

 图4 a. 2018-19年度胁迫条件和非胁迫条件下的估算蒸散量(ET)及其实际需求;b. 2020-21年度胁迫条件和非胁迫条件下的估算蒸散量(ET)及其实际需求。

 

 图5 a. 2018-19年度作物水分需求与蒸散量(ET)在胁迫和非胁迫区间的日变化;b. 2020-21年度作物水分需求与蒸散量(ET)在胁迫和非胁迫区间的日变化。

 

  图6结合高通量表型分析平台(HTPP)和管理性胁迫的花生抗旱育种方案。

 
来 源

Wankhadea A P, Purohit A, Abady S, et al. Step-wise selection using high throughput phenotyping platform (HTTP) and stress tolerance indices as an approach for improving drought tolerance in groundnut (Arachis hypogaea L.)[J]. 2024.

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5503687/v1

 

编辑

王永贤

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