Толерантність до заліза в рисі - ефективний метод проведення швидкого раннього скринінгу генотипу BMC
Анотація
Завдання
Це дослідження було проведене з метою встановлення методу раннього, швидкого та дешевого скринінгу надмірності заліза в рисі (Oryza sativa L.) сорти.
Результати
На основі експериментів надлишок заліза призводить до зменшення довжини пагонів (SL), і це може бути корисною характеристикою для адекватного скринінгу толерантних генотипів. Чутливі генотипи Nipponbare та BR-IRGA 409 вказували на більш високе накопичення заліза в їх тканинах, тоді як BRS-Agrisul та Epagri 108 також накопичували залізо, але при менших концентраціях. BR-IRGA 410 продемонстрував проміжний фенотип щодо накопичення заліза. При порівнянні обробок не спостерігається змін вмісту Cu в пагоні. З іншого боку, спостерігалося збільшення вмісту Zn та Mn, коли пагони зазнають надлишку Fe 2+. Стрес Fe при меншій концентрації, ніж 7 мМ, збільшував Zn, але зменшував вміст Mn у пагонах BR-IRGA 409. Тут були виявлені сильні позитивні кореляції для Fe × Zn (0,93); Fe × Mn (0,97) та Zn × Mn (0,92), ймовірно, через Fe-індуковану активацію бівалентних транспортерів катіону. Результати показують, що генотипи, оцінені як чутливі, мають вищу концентрацію Fe у пагонах, і це ефективний метод для характеристики сортів рису щодо реакції заліза.
Вступ
Рис (Oryza sativa L.) - важлива злакова культура, яка використовується для годівлі більше двох третин світового населення, оскільки є джерелом понад 20% калорій, споживаних людством [1]. За цим сценарієм Бразилія, де вирощування рису представляє важливу економічну діяльність, є найбільшим виробником рису в Західній півкулі [2].
Одним з основних абіотичних стресів, які впливають на виробництво і збільшення зрошуваного рису, є токсичність заліза. Залізо (Fe) є необхідною поживною речовиною для обмінних процесів рослин, таких як дихання та фотосинтез. Однак при надлишку він стає високотоксичним елементом [3,4,5]. Незважаючи на те, що більшість світових виробництв рису надходять із зрошуваних ферм, затоплені ґрунти становлять гіпоксичний стан, що сприяє скороченню заліза, збільшуючи концентрацію Fe 2+ у розчині [5, 6]. Надлишок заліза може спричинити іржаві плями листя, забруднені краї листя, зменшення росту рослин, кущіння та родючість колосків. Також спостерігається зменшення розвитку кореневої системи, що може мати темно-коричневий колір і затримку росту з невеликою кількістю товстих коренів. У важких випадках ці симптоми асоціюються із втратами врожаю до 100% [7, 8].
Генотипи рису дуже різняться у своїй реакції на токсичність заліза, і використання толерантних сортів є однією з ефективних стратегій запобігання втраті врожаю, особливо для фермерів з низьким доходом [8, 9].
З огляду на такі передумови, у цьому звіті ми прагнемо оцінити ефективність раннього, швидкого та простого методу виявлення надмірної стійкості до заліза із використанням різних сортів рису.
Основний текст
Чотири бразильські низові риси (Oryza sativa У цьому дослідженні використовувались генотипи L.). Ці сорти рекомендовані Південно-Бразильським товариством зрошуваного рису та, як відомо, є толерантними до токсичності заліза за результатами польових експериментів [10]: BRS-Agrisul (толерантний), Epagri 108 (толерантний), BR-IRGA 410 (чутливий) та BR-IRGA 409 (чутливий). Ніппонбаре, японський сорт, що використовується для першого проекту секвенування генома рису, є чутливим до токсичності заліза. Тут Nipponbare було використано завдяки наявним молекулярним даним та як еталон для порівняння між різними дослідженнями [11, 12].
Насіння дезінфікували 20% гіпохлоритом натрію протягом 10 хв, тричі промивали в ультрачистій воді і поміщали в пророщувальний папір на 72 год (25 ° С; 16 год фотоперіоду; відносна вологість 100%).
Стрес заліза проводили шляхом модифікації ранніх звітів [6]. Саджанці з рівномірною довжиною кореня поміщали в капронові сітки, закріплені поверх пластикових горщиків (2 л), що містять модифіковану поживну речовину [13]: 40 мг L −1 (NH4) 2.SO4; 10 мг L -1 KH2PO4; 40 мг L -1 KNO3; 40 мг L -1 CaNO3; 40 мг L − 1 MgSO4 · 7H2O; 0,5 мг L -1 MnSO4 · H2O; 0,05 мг L -1 Na2MoO4 · 2H2O; 0,58 мг L -1 NaCl; 0,2 мг L -1 H3BO3; 0,01 мг L -1 ZnSO4 · 7H2O, 0,01 мг L -1 CuSO4 · 5H2O і 2 мг L -1 FeSO4 · 7H2O. Саджанці витримували при 25 ° С, 16 год фотоперіоду протягом 28 днів із зміною розчину кожні 7 днів.
По закінченню цього періоду розсаду піддавали різній обробці: Контроль (T1) стандартним поживним розчином (2 мг L -1 -1 FeSO4 · 7H2O з рН 4,0 ± 0,1); надлишок заліза (Т2) з модифікованим поживним розчином (2000 мг L -1 FeSO4.7H2O з рН 4,0 ± 0,1). У цих умовах саджанці витримували 3 дні. Візуальні оцінки проводились за стандартною системою оцінки рису.
Візуальні симптоми базувались на загибелі листя та інтенсивності симптомів, порівняно з контролем (рис. 1а). Класи варіювали від 0 до 9. Толерантні (Т) рослини отримували оцінки 0–3, помірно толерантні (МТ) 4–5 та чутливі (S) 6–9 [14]. Після обробки вимірювали довжину кореня (RL) та відростка (SL) (рис. 1b). Також оцінювали вміст міді (Cu), цинку (Zn), марганцю (Mn) та заліза (Fe), накопичених у пагонах [15].