一种基于水分消耗模型的水分亏缺条件下大豆基因型表型分析方法


发布时间:

2022-03-23

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  干旱限制了作物生产力,降低了产量的稳定性。将抗旱性作为育种项目的选择标准,需要开发高通量、精确和低成本的表型分析策略。我们开发了一个基于生物学方法的数学模型,用于评估大豆在控制生长条件下对干旱的反应,所开发的模型描述了采样要求较低的植物-盆栽-基质系统(PPS)的耗水动力学。该模型产生了两个参数,t0.5(PPS达到最大蒸发水量一半所需的时间)和Gw(0.5)(t0.5时的气孔导度[Gw]),确定了每个基因型的水分消耗曲线。作为对模型的初步测试,对双亲和繁殖种群中因缺水而产生的耗水动力学进行了分析,t0.5和Gw(0.5)参数与种群的遗传结构之间的对应分析显示了遗传关联。根据先前的结果,讨论了本工作中提出的表型方法和田间条件下的抗旱性。这项工作对改善大豆基因型在干旱条件下的表现可能是有用的。

 

  图1 测定耗水量的实验室示意图。植物在田间能力条件下维持到第16天,之后暂停供水。植物-盆栽-基质系统(PPS)每天称重,持续10天(t=0至t=10)。

 

  图2 (a)代表随时间变化的蒸散量经验模型和经验模型的调整图;(b)将ET(t)作为时间的一个函数进行建模的数学分析。

 

  图3 模型的最低抽样要求分析与调整。(a) 用高斯牛顿方法估计的K或B与用分析方法产生的预测K或B之间的关系,分别有两个时间的采样;(b) ET随时间的变化图。

 

  图4 气孔导度对水分有效性的响应模型。(a) 代表电导率随时间变化的经验模型和经验模型的调整;(b) 电导率和基质重量之间的线性回归。

 

  图5 从两个大豆种群获得的t0.5和Gw(t0.5)值的图形分布。分别对双亲和育种群体的177个和89个基因型进行了频率分析。(a,b)双亲群体;(c,d)育种群体。

 

  图6 根据基因型数据(分子标记)、表型数据(模型参数)和对应分析计算群体结构。这些组是通过对主成分(HCPC基因型)进行层次聚类获得的。(a) 双亲群体:g1、g2和g3组。(b) 育种群体:g1、g2、g3、g4、g5和g6组。根据模型的参数和基因型的分组,对各组之间的列联表进行对应分析。(c,e)双亲群体,(d,f)育种群体。

 

  来源:Simondi S, Casaretto E, Quero G, et al. A Simple and Accurate Method Based on a Water-Consumption Model for Phenotyping Soybean Genotypes under Hydric Deficit Conditions[J]. Agronomy, 2022, 12(3): 575.

  https://doi.org/10.3390/agronomy12030575

  

  编辑:小王博士在努力

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