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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

    提高小麦产能是植物学家最普遍的挑战之一。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,小麦的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,莫莱罗团队以全文形式发表了研究结果:“阐明春小麦生物量积累和光能利用率的遗传基础及其在产能中的作用”,揭示了在小麦生长周期中影响生物量积累和RUE的一些遗传基础。两年的时间里,她和同事们评估了150种优质春小麦基因的31个性状,寻找与产量相关的标记性状和其他“库”相关性状,如粒数、粒重和收获指数,以及“源”相关性状,如不同生长阶段的RUE和生物量。许多被测试的优质小麦品系在其谱系中都含有“外来”物质,如古老的地方小麦品种和小麦野生亲缘。

    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的共同遗传基础。这对小麦研究人员、育种人员、遗传学家、植物科学家和生物学家都具有重要意义。确认与所研究性状相关的分子标记是小麦改良的重要工具。从广义上说,该研究为一系列重要的生物学问题打开了大门,包括RUE在产能和增加粮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年将会翻一番,因此小麦遗传增益必须以每年2.4%的速度增长。通过优化小麦作物周期的RUE来增加生物量可能是达成这一需求的重要环节。


                   (来源:《农业科技前沿与政策咨询快报》)
                               


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