不同水分利用率下水稻重组自交系根系表型和产量的关心


发布时间:

2023-06-24

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

背景

水稻是全球主要的灌溉水消耗作物之一。随着水资源越来越有限,节水的有氧生产(AP)系统可能成为传统的淹水栽培的替代方案。具有窄根锥角(RCA)和随之更深根系的基因型被认为是适应AP的关键,能够确保在深层吸收水分。

 

目标和方法

利用一个Sherpa/IRAT109杂交的重组自交系(RIL)群体和不同基因型(窄和宽RCA组)进行了温室试验和四个田间试验,涉及不同水分输入的条件,包括充足灌水(WW,两个季节),轻度缺水(MWD)和间歇性缺水(IWD),以研究RCA与谷物产量(GY)和关键生理特征之间的关系。

 

结果

在根系特征、冠层温度和GY方面发现了显著的基因型变异和组别差异。狭窄RCA基因型的表达在各个实验和水分可利用性条件下保持一致。与宽广RCA组相比,狭窄RCA组的基因型在20厘米以下的根部比例更大(7.4-17.7%),总根长更长(69.7%),冠层温度更低(0.3-1.0 °C),GY更高(14-62%)。在充足灌水条件下,鉴定出两个具有潜力的RIL,其GY达到12.0-13.4 t/ha,同时在间歇性缺水条件下保持GY(高达9.4 t/ha)。在间歇性缺水条件下,具有较低冠层温度(r = -0.72)和狭窄RCA(r = -0.39)的基因型获得了更高的GY。狭窄RCA与温室中的较长总根长(r = -0.70)和较高气孔导度(r = -0.71),以及田间中较高比例的深根(r = -0.65)和较低冠层温度(r = 0.66)相关联。

 

结论

据我们所知,这是在水稻AP系统中探索和证明此类关系的主要研究之一。田间确定的根系特征与温室中测量的驱动RCA组别差异的其他根相关特征是一致的,这使得人们对田间表型方法充满了信心。这项研究展示了在旱地条件下发展狭窄RCA所带来的优势,提供了对RCA的改进生理理解,并结合基因组辅助育种,被认为对开发适应AP的、可持续生产的水稻具有重要价值。

 

图1 窄和宽根锥角(RCA)组在关键有氧适应性状上的变化——(a)RCA(◦),(b)20cm以下深根的比例(DR20)、(c)冠层温度下降(CTD,◦C) 和(d)在充分灌溉(WW20、WW21)、间歇性缺水(IWD21)和轻度缺水(MWD21)试验中的粮食产量(GY,t/ha)。

 

图片图2 冠层温度下降(CTD,◦C) 以及在间歇性缺水(IWD21)试验中评估的差异重组自交系(RILs)的粮食产量(GY)。

图片图3 在根室内生长并在播种后37天收获的所选对比基因型的粗根形态。A- IRAT109; B- Sherpa; C-SHIR602511 (narrow deep); D- SHIR602574 (narrow shallow); E- SHIR602589 (wide deep); F- SHIR602526 (wide shallow);

 

图4. 田间和温室试验中评估的基因型表型性状之间的关系。温室性状(蓝色文本)-总根长(TRL)、叶面积(LA)、地上生物量(AGBM)和气孔导度(gs)。田间性状(红色文本)-根锥角(RCA)、冠层温度下降(CTD)和20厘米以下深根的比例(DR20)。

 

图5 窄RCA在需氧生产系统中的发展所赋予的优势。

 

 

 
来 源

Vinarao R, Proud C, Snell P, et al. Narrow root cone angle promotes deeper rooting, cooler canopy temperatures and higher grain yield in a rice (Oryza sativa L.) recombinant inbred line population grown under different water availabilities in aerobic production systems[J]. Field Crops Research, 2023, 299: 108989.

https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.108989

 

编辑

王永贤
 
 

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