Різні норми заповнення зерна пояснюють різницю у вазі зерна вздовж колоса пшениці
Ролі Формальний аналіз, написання - оригінальний проект
Філії Vetagrosup, кампус агрономіка, Лемпдес, Франція, GDEC, INRA, UCA, Клермон-Ферран, Франція
Написання ролей - огляд та редагування
Філія GDEC, INRA, UCA, Клермон-Ферран, Франція
Написання ролей - огляд та редагування
Філія GDEC, INRA, UCA, Клермон-Ферран, Франція
Співпрацював з цією роботою в рівній мірі з: Agnès Piquet-Pissaloux, Jacques Le Gouis
Ролі Придбання фінансування, нагляд
Філії Vetagrosup, кампус агрономіки, Лемпдес, Франція, GDEC, INRA, UCA, Клермон-Ферран, Франція
Співпрацювали з цією роботою в рівній мірі з: Agnès Piquet-Pissaloux, Jacques Le Gouis
Нагляд за ролями, написання - огляд та редагування
Філія GDEC, INRA, UCA, Клермон-Ферран, Франція
- Надеж Беййо,
- Крістін Жиросс,
- Вінсент Аллард,
- Аньєс Піке-Піссалу,
- Жак Ле Гуї
Цифри
Анотація
Цитування: Baillot N, Girousse C, Allard V, Piquet-Pissaloux A, Le Gouis J (2018) Різні норми заповнення зерна пояснюють різницю у вазі зерна вздовж колоса пшениці. PLoS ONE 13 (12): e0209597. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209597
Редактор: Аймін Чжан, Інститут генетики та біології розвитку Китайської академії наук, КИТАЙ
Отримано: 31 серпня 2018 р .; Прийнято: 9 грудня 2018 р .; Опубліковано: 31 грудня 2018 року
Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в рукописі та в допоміжних файлах.
Фінансування: Цю роботу профінансували генеральна дирекція з питань освіти та досліджень та обласна рада Оверні.
Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.
Вступ
Урожайність зерна хлібної пшениці (Triticum aestivum L.) може бути розкладена на два основні компоненти: (i) кількість зерен на квадратний метр, яка визначається перед синтезом, та (ii) тисяча ваги зерна (TGW), яка визначається під час наливу зерна. Хоча кількість зерна на квадратний метр визначена головним фактором мінливості врожайності [1, 2], існує нагальна потреба у кращому розумінні джерел варіацій TGW, оскільки зміна клімату цілком може призвести до збільшення абіотичного стресу під час наливу зерна (наприклад, [3, 4]).
TGW, як правило, розраховується в масштабі ділянки і представляє середнє значення багатьох індивідуальних ваг зерна. Однак існує велика мінливість в індивідуальній вазі зерна, і ця мінливість впливає на комерційну цінність [5]. Було запропоновано, що частина генетичного вдосконалення TGW може покладатися на передбачувану генетичну мінливість, пов'язану з індивідуальним розподілом маси зерна в колосі [6]. Щоб переслідувати стратегію генетичного вдосконалення TGW, засновану на індивідуальних варіаціях маси зерна, потрібно краще розуміння екофізіологічних механізмів, пов’язаних із цією варіацією.
Кінцева маса зерна визначається під час наливу зерна, від синтезу до зрілості. Вважається, що заповнення зерна відбувається протягом трьох послідовних фаз розвитку зерна: поділу клітин, накопичення сухої речовини зерна та дозрівання та осушення зерна [7]. Хоча кінетику заповнення зерна було описано для ряду видів, все ще існують суперечки щодо того, чи є головним фактором кінцевої різниці маси зерна тривалість заповнення зерна чи швидкість заповнення зерна. Деякі автори спостерігали сильну кореляцію між кінцевою масою зерна та тривалістю розвитку зерна - кукурудзи [8, 9] та твердої пшениці [10]. І навпаки, для перлового проса [11], рису [12] та хлібної пшениці [13, 14, 15, 16] відмінності в кінцевій масі зерна пояснюються різницею в швидкості наповнення зерна.
Слабкою стороною деяких з цих досліджень є те, що вони зосереджувались на конкретних зернах, як правило, розташованих у центральній частині колоса. Вони не брали до уваги мінливість розвитку в колосі та можливі наслідки відповідного розподілу маси зерна. Як вже зазначалося, існує значна мінливість в індивідуальній масі зерна в колосі. Ця мінливість походить від двох різних градієнтів. По-перше, загально вірно, що колоски в центральній частині вуха, як правило, несуть важчі зерна, ніж зерна в базальній та верхівковій частинах [17, 18, 19, 20]. По-друге, також спостерігалися відмінності при порівнянні проксимальних та дистальних зерен колоска [6, 15, 21]. У колоску градієнт маси зерна також є питанням невизначеності. Деякі автори повідомляють, що друге зерно в колоску важче проксимального зерна, а також більш дистальне [13, 16, 17, 19, 20, 21, 22]. І навпаки, Herzog and Stamp [20] виявили, що проксимальне зерно, як правило, важче, ніж зерно у другій позиції колоска, тоді як Feng et al. [6] не повідомляв про значні різниці у вазі між цими позиціями. Однак більшість з вищезазначених досліджень були в основному описовими та не пропонували кандидатних процесів, які могли б пояснити спостережувані відмінності у масі зерна.