Экологический типинг для адаптации ярового ячменя в Северо-Западной Европе
Зерновые культуры, такие как яровой ячмень, очень чувствительны к экстремальным климатическим явлениям, что делает их уязвимыми в условиях изменения климата. Существующая элитная зародышевая плазма имеет ограниченное генетическое разнообразие, что затрудняет селекцию высокоурожайных и устойчивых сортов. Поэтому важно изучить взаимодействие генотипа и окружающей среды (ГЭОС), чтобы выявить факторы, влияющие на урожайность.
Цели исследования
Данное исследование двухрядного ярового ячменя, который является экономически важной культурой с коротким циклом, имело две основные цели:
1. Выявить основные ковариаты окружающей среды (КОС) — климатические переменные, влияющие на генетическую изменчивость урожайности.
2. Охарактеризовать адаптацию генотипов ярового ячменя в европейском регионе, где он выращивается для производства пива.
Методология
Исследование базировалось на данных о 112 элитных генотипах ярового ячменя, протестированных в 121 среде с 2015 по 2022 год. Для анализа использовалась откалиброванная модель CERES-Barley, которая позволила рассчитать 91 значение экологического типа (EC) для каждой среды. Эти значения были проанализированы для оценки их влияния на генотипно-окружающую среду взаимодействия (GEI).
Также была проведена классификация основных факторов GEI на 1450 участках, включая как испытанные, так и неиспытанные поля в пределах производственной зоны.
Результаты
1. Основные климатические факторы:
- Повышенная температура во время удлинения стебля ячменя.
- Интенсивность солнечного излучения и доступность воды во время налива зерна.
- Температурная амплитуда в период цветения.
Эти факторы были определены как ключевые для влияния на генетическую изменчивость урожайности ячменя.
2. Классификация экологических типов (ET):
В ходе анализа были выделены три типа среды в целевой совокупности сред (TPE), которые различались по:
- Пространственному распределению.
- Повторяемости.
- Температуре во время вегетативного роста и доступности воды.
3. Адаптация генотипов:
Генотипы ярового ячменя продемонстрировали либо специфическую адаптацию (приспособленность к одному типу среды), либо широкую адаптацию (к нескольким типам среды). Это позволило получить ценную информацию для характеристики эффективности зародышевой плазмы и оптимизации критериев селекции.
Выводы
Исследование показало, что контроль над факторами генетической изменчивости с помощью экологического типинга (энвиротипирования) повышает предсказуемость полевых испытаний, улучшает интенсивность отбора и способствует генетическому приросту и стабильности урожайности.
Для дальнейшего совершенствования селекционных процессов необходимо интегрировать генетическую чувствительность к факторам изменчивости в методы геномной селекции. Это позволит повысить точность селекции зерновых культур и создать более устойчивые к изменению климата сорта ярового ячменя.
Таким образом, результаты исследования могут быть полезны для селекционеров и агрономов, стремящихся адаптировать яровой ячмень к изменяющимся климатическим условиям и повысить его урожайность.
Исследование:
Field Crops Research
- Исследование гомозиготных мутантных популяций ячменя: достижения и перспективы
- Анализ GWAS выявляет гены-кандидаты, связанные с устойчивостью к плотности посадки у кукурузы
- Патогенные грибы используют способность растений распознавать фосфаты с помощью эффекторов гидролазы Nudix
- Как подготовить почву перед посевом ржи
- Наноуправляемое высвобождение фитогормонов расширит возможности их применения в защите растений
- Концентрация солёной воды определяет путь восстановления для усвоения овсом фосфора
- Молекулярные механизмы и потенциал улучшения сельскохозяйственных культур РНК N 6 -метиладенозина в растениях
- Технология ультрафиолетового облучения семян кукурузы и сои
- Создание системы редактирования генома для получения ароматной зародышевой плазмы сахарного сорго
- Функциональная регрессия генов LOFSEP при формировании цветочных органов у ячменя
- Влияние лесопастбищ, пастбищных деревьев и линейных систем агролесоводства на продуктивность сельского хозяйства
- Семиохимический потенциал летучих веществ растений, индуцированных элиситорами, усиливает защиту пшеницы и повышает эффективность биологической борьбы с розовой стеблевой совкой с помощью трихограммы.
- Влияние чередования злаковых и бобовых культур на урожайность и качество сельскохозяйственных культур
- Двойное мульчирование при нулевой обработке почвы способствует росту корней кукурузы и повышает урожайность за счёт оптимизации гидротермических условий почвы в полузасушливых регионах
- Генетика сорняков: изучение генетических особенностей сорняков для улучшения сельскохозяйственных культур
- Увеличение плотности колоса и активизация вегетативного роста как основные факторы повышения урожайности яровой пшеницы за счёт поверхностного мульчирования
- Редактирование генома для получения биоактивной сои с минимальным компромиссом между низким содержанием фитиновой кислоты и урожайностью
- Эрукамид: специальное средство биологической борьбы с бактериальными заболеваниями растений, нацеленное на T3SS
- Как контролируемое пропашное земледелие экономит деньги
- Выработка сухого вещества после цветения и распределение азота в листьях связаны с градиентом цитокинов, вырабатываемых корнями риса
- Самоочищающийся наногербицид: разработка нановекторов с тройной структурой для борьбы с сорняками и обработки остатков пестицидов