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              甘蔗所在甘蔗近緣屬植物葉片蒸騰效率研究取得進展

              甘蔗所在甘蔗近緣屬植物葉片蒸騰效率研究取得進展

              • 分類:科研進展
              • 作者:李純佳
              • 來源:種質資源中心
              • 發布時間:2017-05-02

              甘蔗所在甘蔗近緣屬植物葉片蒸騰效率研究取得進展

                近日,云南省農業科學院甘蔗研究所(以下簡稱“甘蔗所”)省高端科技人才計劃引進項目團隊在甘蔗及其近緣屬植物葉片固有蒸騰效率(Intrinsic transpiration efficiency,TEi)方面的研究取得了新進展,首次闡明甘蔗近緣屬植物基因型間氣孔導度和光合性能差異同為TEi差異產生的原因,其中光合性能差異為主要原因,同時還為高TEi材料的大規模篩選提供了優化方案。相關研究論文“Genotypic variation in transpiration efficiency due to differences in photosynthetic capacity among sugarcane-related clones”在線發表在《Journal of Experimental Botany》雜志(影響因子5.677,五年影響因子6.229)。

                甘蔗是主要糖料作物,干旱脅迫是蔗區甘蔗生長的首要影響因素,同時由于蔗區灌溉成本的提高,培育高水分利用效率品種,對水田和旱作甘蔗均具有重要意義。葉片TEi為光合速率與氣孔導度的比值,是植株整體水分利用效率的重要組成部分,培育具有高TEi葉片的品種可提高現有水分獲取條件下的蔗莖產量。然而,高TEi可由氣孔導度降低造成,而較低的氣孔導度又意味著生長速率的減慢,片面選擇高TEi基因型可能無法達到增產效果,甚至適得其反。這一矛盾大大限制了TEi性狀在作物抗旱育種和水分利用效率改良中的應用。

                針對這一問題,該團隊對國家甘蔗種質資源圃內的20份甘蔗近緣屬植物開展了光合氣體交換研究。對1325片單葉的光合氣體交換數據分析發現,TEi相關性狀在不同基因型間均存在顯著差異,其廣義遺傳力均達0.88以上,表明這些差異主要是遺傳因素造成的。進一步分析表明,作為一個復合性狀,TEi可分解為兩部分,分別由光合性能(TE due to photosynthesis capacity,TEpc)和氣孔導度驅動(TE due to stomatal conductance,TEgs)。相關分析顯示,TEpc和TEgs各自獨立的遺傳差異造成了TEi在甘蔗近緣屬植物不同基因型間的顯著變異,其中TEpc為主要原因。這一研究結果揭示了甘蔗種質資源不同基因型間TEi變化的生理機制,為使用該指標進行甘蔗抗旱遺傳改良奠定了理論基礎。

                根據以上研究結果,種質資源團隊還篩選獲得了一批兼具高光效和高蒸騰效率的甘蔗種質資源。并以所得數據對測量過程進行模擬,發現以相對較少的觀測強度(16次)即可獲得相對理想的廣義遺傳力和較為可靠的篩選結果,從而為大規模的TEi篩選提供了優化方案。

                本研究由云南省高端科技人才引進計劃項目“甘蔗抗旱育種技術研究與種質改良”的資助,在項目負責人范源洪研究員和項目引進人才澳大利亞聯邦科學院Phillip Jackson博士團隊指導下完成。甘蔗所李純佳助理研究員為第一作者。

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