Исследования раскрывают механизмы засухоустойчивости сортов пшеницы TAM

Засуха — главный фактор, ограничивающий урожайность пшеницы на Южных Высоких равнинах США. Четыре последних года экстремальной засухи предоставили уникальную возможность для исследований и генетических улучшений.

Хотя урожайность и засухоустойчивость пшеницы были улучшены Программой селекции пшеницы Texas A&M, физиологические механизмы засухоустойчивости среди сортов TAM до конца не изучены.

Три разных исследования AgriLife Research в Амарилло были направлены на определение признаков внутри сортов TAM, обеспечивающих большую или меньшую устойчивость к засухе. Результаты недавно опубликованы в трёх международных журналах:

  • Journal of Plant Physiology: «Физиология и транскриптомика ответов на водный дефицит у сортов пшеницы TAM 111 и TAM 112».
  • Crop Science: «Более прохладный полог способствует более высокой урожайности и засухоустойчивости у новых сортов пшеницы».
  • Journal of Arid Land Studies: «Эффективное использование почвенной влаги способствовало высокой урожайности пшеницы на Южных Высоких равнинах США».

Ключевые выводы исследований:

  1. Сравнение TAM 111 и TAM 112 в теплице:

    • TAM 112 производил больше биомассы и зерна, чем TAM 111, при дефиците воды во время налива зерна.
    • У TAM 112 был более высокий уровень гормона абсцизовой кислоты, что приводит к частичному закрытию устьиц для сохранения воды.
    • У TAM 112 было в три раза больше уникальных реагирующих генов, связанных с метаболизмом и ответом на обезвоживание, чем у TAM 111. Это может быть причиной лучшей производительности TAM 112 при длительной засухе.

  2. Температура полога в полевых условиях:

    • Исследовали пять генотипов, включая TAM 111 и TAM 112, в засушливых условиях.
    • Обнаружена устойчивая отрицательная корреляция: чем прохладнее полог растения, тем выше урожайность зерна.
    • TAM 111 и TAM 112 имели температуру полога до 5°F (≈2.8°C) ниже и на 31% более высокую урожайность, чем другие генотипы. Более прохладный полог может быть причиной высокой урожайности этих засухоустойчивых сортов.

  3. Использование почвенной влаги:

    • Новые сорта (TAM 110, TAM 111, TAM 112) извлекали больше воды из почвенного профиля, особенно из более глубоких слоёв, по сравнению со старым сортом TAM 105.
    • Это позволяет сортам поддерживать более прохладный полог и более высокий фотосинтез в условиях дефицита воды.

Общая интерпретация и значение:

  • TAM 112 демонстрирует активный ответ на засуху, экономя воду.
  • TAM 111 менее чувствителен к стимулам среды и продолжает расти, пока не будет достигнут критический дефицит воды.
  • Это объясняет полевые наблюдения: TAM 112 лучше при устойчивой засухе, а TAM 111 — при перемежающейся.
  • Исследования предоставляют первые конкретные доказательства механизмов, лежащих в основе популярности сортов TAM, и повысят эффективность селекции для создания пшеницы с ещё более высокой урожайностью и засухоустойчивостью.