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作物科学 | 最新研究阐明春小麦产量、生物量和光能利用率的共同遗传基础

    提高小麥産能是植物學家最普遍的挑戰之一。产量提高的一个关键策略是通过优化太阳光能转化为植物结构和谷物的过程来提高植物生产生物量的能力,即光能利用率(radiation use efficiency,RUE)。


    目前,小麥的RUE比玉米低30%50%国际玉米和小麦改良中心(InternationalMaize and Wheat Improvement Center,CIMMYT)的小麦生理学家吉玛?莫莱罗(GemmaMolero)与厄勒姆研究所的瑞恩?乔森(RyanJoynson)和安东尼?哈尔(Anthony Hall)合作,一直致力于研究RUE相关性状与分子标记的关联,以确定与该性状相关的特定基因,并取得显著成果


    201812月,莫萊羅團隊以全文形式發表了研究結果:“闡明春小麥生物量積累和光能利用率的遺傳基礎及其在産能中的作用”,揭示了在小麥生長周期中影響生物量積累和RUE的一些遺傳基礎。兩年的時間裏,她和同事們評估了150種優質春小麥基因的31個性狀,尋找與産量相關的標記性狀和其他“庫”相關性狀,如粒數、粒重和收獲指數,以及“源”相關性狀,如不同生長階段的RUE和生物量。許多被測試的優質小麥品系在其譜系中都含有“外來”物質,如古老的地方小麥品種和小麥野生親緣。

    他们发现,净光合速率和净光能利用率的增加都有可能对小麦生物量产生巨大的影响,表明外来物质的利用有助于提高产能。这既是第一次整合不同产能性状来源的优质小麦品系,也是国际小麦产量合作联盟(International Wheat Yield Partnership,IWYP)的重要科研成果。

    莫莱罗表示,我们首次确定了产量、生物量和RUE的共同遺傳基礎。這對小麥研究人員、育種人員、遺傳學家、植物科學家和生物學家都具有重要意義。確認與所研究性狀相關的分子標記是小麥改良的重要工具。從廣義上說,該研究爲一系列重要的生物學問題打開了大門,包括RUE在産能和增加糧食生物量方面的作用。

    为了适应世界范围内的人口增长和饮食变化,小麦产量需求到2050年將會翻一番,因此小麥遺傳增益必須以每年2.4%的速度增長。通過優化小麥作物周期的RUE來增加生物量可能是達成這一需求的重要環節。


                   (來源:《農業科技前沿與政策咨詢快報》)
                               


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