ISSN: 2456-3102
Kai Chen, Jianlong Xu and Zhikang Li
Генетическая уникальность использования азота в зародышевой плазме имеет важное значение в программах воспроизводства пшеницы, особенно для платы с низким содержанием азота. В этом исследовании популяция планирования устоявшейся принадлежности (NAM), полученная от «Яньчжань 1» (китайский выращенный сорт), скрещенного с «Гусар» (британский прирученный сорт) и еще тремя сортами полудикой пшеницы, а именно «Каяжеда 29» (Triticum aestivum ssp. tibetanum Shao), «Юньнань» (T. aestivum ssp. yunnanense King) и «Ютянь» (T. aestivum petropavloski Udats et Migusch), использовалась для различения количественных локусов атрибутов (QTL) для использования азота на стадии проростков. Координированное наследственное руководство было построено с использованием 2059 маркеров однонуклеотидного полиморфизма (SNP) из чипа SNP 90 K с полным включением 2355,75 сМ и нормальным маркером, разделяющим 1,13 сМ. Сумма 67 QTL для RDW (сухой вес корня), SDW (сухой вес побега), TDW (вес всего сухого веса) и RSDW (пропорция корня к побегу) была различена в обычных условиях азота (N+) и условиях недостатка азота (N−). Двадцать три из этих QTL были только что идентифицированы в условиях N−. Кроме того, 23 идеальных QTL были распознаны в прирученном сорте Янжан 1, 15 из которых были идентифицированы в условиях N+, в то время как только четыре были различены в условиях N−. Интересно, что полудикие сорта внесли более крупные N-явные QTL (восемь из Cayazheda 29; девять из Yunnan), которые можно было бы дополнительно исследовать для воспроизводства сортов, приспособленных к условиям с недостаточным содержанием азота. В частности, QRSDW-5A.1 из YN следует дополнительно оценить с использованием высокоцелевого планирования.
Азот (N), основная добавка для растений, необходим для различных этапов развития и улучшения урожая, включая прорастание семян, руководство по формированию корней, развитие побегов, цветение и создание зерна. Создание пшеницы в основном зависит от внесения компоста, особенно азотного удобрения. С 2008 по 2015 год общее мировое использование N увеличивалось каждый год на 3,5%. В 2015 году общее мировое использование N составило 223 миллиона тонн, а нормальное внесение N в пшеницу составило 71–370 кг/ч·м2, что намного выше предельного уровня безопасности 260 кг/ч·м2 в различных зонах. Такое экстремальное внесение N увеличивает стоимость создания, но также вызывает различные проблемы с почвой и экологией. Таким образом, принципиально важно, чтобы использование N в сельском хозяйстве уменьшалось без снижения урожайности зерна. Ассортименты пшеницы обычно создаются для самого экстремального создания с высоким содержанием компоста N, что приводит к снижению эффективности использования N.
Планирование количественных локусов качества (QTL) является невероятным активом для расчленения и понимания наследственного руководства сложных количественных признаков (Cui et al., 2014). Прошлые рассмотрения QTL были сосредоточены на морфологических качествах и урожайности растений с низкой устойчивостью к N или с хорошим поглощением N в гидропонных культуральных испытаниях и в полевых испытаниях, что привело к отличительному доказательству значимых QTL на хромосомах 2A, 2B, 4A, 5A, 7A и 7B. Например, Quarrie et al. (2005) выявили, что основные QTL для частей урожайности зерна (колосы на растение, зерна на колос и вес 1000 зерен) в условиях дефицита азота были запланированы на хромосомах 4AS, 7AL, 7BL и вокруг центромер хромосом 4B и 6A с использованием популяции яровой пшеницы, умноженной гаплоидной (DH), полученной от скрещивания Chinese Spring × SQ1. Лаперш и др. (2007) выделили 233 QTL для характеристик, оцененных в каждой смеси условий и сгруппированных в 82 геномных локали, качество затенения (Rht-B1), качество фотопериодической воздействующей способности (Ppd-D1) и качество ингибитора остей (B1) совпадали с районами, которые содержали самые высокие количества QTL. Куй и др. (2016) подробно описали, что Rht-B1 влияет на высоту растений, а также на качество зерна и его универсальность в ситуациях недостатка азота.
Несколько других совместных ограничений между QTL, идентифицированными с урожайностью, физиологическими свойствами и химическими упражнениями, связанными с контролем осмоса и повторного использования N, были выделены для нитратредуктазы (NR) и глутаматдегидрогеназы (GDH) у кукурузы, глутаминсинтетазы (GS) у пшеницы. Важно понять признанные явные QTL, связанные с адаптацией растения к различным условиям гибкости N. QTL, контролирующие повышенные уровни поглощения и использования N, могут быть явно выделены в условиях высокого содержания N, а QTL, явно выделенные в условиях ограничения N, связаны с формами устойчивости и адаптации к недостатку N. Прямой выбор QTL, явно выделенных в условиях низкой гибкости N, был бы жизнеспособным для наследственного улучшения качеств устойчивости к N.
Для создания зеленых суперрисовых сортиментов с высокой отдачей и улучшенной устойчивостью к дефициту азота (NDT) была создана популяция планирования устоявшейся принадлежности с помощью скорректированной методологии выращивания обратного скрещивания с использованием высокоурожайного и широко универсального сортимента Xian, Huanghuazhan (HHZ) в качестве бенефициара и 8 опекунов-контрибьюторов IR50, IR64, Teqing, PSBRC28, PSBRC66, CDR22, OM1723 и Phalguna. В совокупности 496 линий, в дополнение к HHZ, были использованы для оценки даты колошения, высоты растения, урожайности зерна, урожайности биомассы, веса тысячи зерен в условиях низкого азота (LN) и типичного азота (NN) в начале сезона 2013 года, в прошлом сезоне 2013 года и в начале сезона 2014 года. Все 48 QTL были различены R-bundle MAGICqtl, зависящим от 7388 контейнеров, полученных из 400 тыс. высококачественных SNP в условиях LN, NN и LN/NN. Среди них десять основных импактных QTL были все время различены в условиях LN и NN. Четыре геномных области, включая bin16 на хромосоме 1, receptacle 2186 на хромосоме 3, container 3699 на хромосоме 6 и canister 4859 на хромосоме 8, были все время различены по характеристикам, связанным с NDT. qTGW2-1 для веса тысячи зерен, который был одновременно идентифицирован в течение трех сезонов в условиях LN, был ограничен в локали 50Kb генотипическим покрытием рекомбинантных линий внутри маркера bin1459. Аллели-контрибьюторы в qTGW2-1 добавляются к NDT. Продолжается атомарно-структурированная пирамидализация идеальных аллелей в надежно различимых NDTQTL с целью выращивания новых воспроизводимых линий с высокой доходностью и NDT, зависящими от выполнения данных NDT и QTL линий NAM в первоклассном фонде.