Analiza frontierelor genomului întreg al genelor candidate asociate cu mărimea și greutatea semințelor în sorg

Genetica și genomica plantelor

Editat de
Xiaowu Wang

Institutul de Cercetări Biotehnologice, Academia Chineză de Științe Agricole, China

Revizuite de
Mingsheng Chen

Institutul de Genetică și Biologie a Dezvoltării, Academia Chineză de Științe, China

Kun Lu

Southwest University, China

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

analiza

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Alianța Queensland pentru Agricultură și Inovare Alimentară, Universitatea din Queensland, Warwick, QLD, Australia
  • 2 Departamentul Agriculturii și Pescuitului, Facilitatea de Cercetare Hermitage, Warwick, QLD, Australia
  • 3 BGI Genomics, BGI-Shenzhen, Shenzhen, China
  • 4 Școala de științe agricole și alimentare, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD, Australia
  • 5 Alianța Queensland pentru Agricultură și Inovare Alimentară, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD, Australia

Introducere

O populație mondială în creștere și o creștere a bogăției determină cererea de produse agricole, în special cereale, care furnizează mai mult de 75% din caloriile consumate de oameni (Sands și colab., 2009). Cu terenuri arabile și resurse de apă limitate, în special în Africa Subsahariană, unde sorgul este un aliment de bază și rata de creștere a populației este una dintre cele mai mari din lume, creșterea randamentului pe unitate de suprafață a culturilor de cereale va fi esențială pentru a satisface această cerere. . Numărul de semințe pe unitatea de suprafață și dimensiunea semințelor sunt componente critice ale randamentului semințelor. Deși numărul semințelor tinde să aibă o influență mai mare asupra randamentului (Boyles și colab., 2016), dimensiunea semințelor poate aduce o contribuție semnificativă și poate oferi perspective de îmbunătățire suplimentară a randamentului (Yang și colab., 2009). În plus, este adesea un atribut major de calitate (Lee și colab., 2002). Prin urmare, elucidarea bazei genetice a dimensiunii semințelor și a impactului domesticirii asupra genelor dimensiunii semințelor din sorg va spori înțelegerea domesticirii culturilor și va oferi noi ținte pentru manipularea dimensiunii semințelor în practica de reproducere.

Dimensiunea semințelor este o trăsătură fiziologic complexă. Semințele de sorg tind în mod obișnuit spre sferice, deși există variații fenotipice considerabile în lungime, lățime și densitate. Mărimea potențială a sămânței este adesea asociată cu numărul celulei, dimensiunea celulei și numărul granulelor de amidon și este puternic corelată cu volumul ovarului la anteză (Yang și colab., 2009). Cu toate acestea, măsurile asociate cu mărimea semințelor nu au fost utilizate în mod consecvent în literatura de specialitate, unde greutatea individuală a boabelor este adesea folosită ca surogat pentru mărimea semințelor. Ca componente cheie ale cererii de carbon (chiuvetă) în timpul umplerii semințelor, dimensiunea și greutatea semințelor sunt puternic asociate atât cu aprovizionarea cu carbon (sursă), cât și cu transportul între sursele de carbon și semințe (cale). Masa potențială a semințelor individuale este determinată de rata și durata umplerii semințelor. În sorg, rata de umplere a semințelor este puternic corelată cu volumul ovarului la anteză, care la rândul său este asociat cu dimensiunea cupolei meristematice în timpul dezvoltării timpurii a florilor (Yang și colab., 2009).

Deși semințele cu dimensiuni potențiale mai mari tind să aibă o masă mai mare de semințe, măsura în care această masă crescută de semințe este de fapt atinsă este puternic determinată de disponibilitatea asimilată pentru fiecare semință. Cantitatea de asimilat pe semințe este determinată de factori care afectează atât numărul de semințe, cât și oferta de asimilare. Numărul total de semințe pe plantă este determinat de numărul de semințe pe paniculă și de numărul de panicule pe plantă (adică, cultivarea și ramificarea), care sunt afectate de o serie de factori genetici și de mediu (Alam și colab., 2014). O corelație negativă între mărimea semințelor și numărul semințelor a fost observată frecvent la cereale (Jakobsson și Eriksson, 2000; Acreche și Slafer, 2006; Peltonen-Sainio și colab., 2007; Sadras, 2007). În mod specific în sorg, acest compromis a fost observat de diferite grupuri (Heinrich și colab., 1983; Yang și colab., 2010; Burow și colab., 2014). Trăsături, cum ar fi numărul de semințe pe paniculă și numărul de motocultoare pe plantă, sunt de asemenea corelate negativ cu dimensiunea semințelor (Moles și Westoby, 2004). Contribuitorii la disponibilitatea asimilării pentru umplerea semințelor, inclusiv fotosinteza (Jagadish și colab., 2015), au arătat corelații pozitive cu dimensiunea semințelor. Factorii de mediu pot exercita, de asemenea, o influență puternică asupra dimensiunii semințelor prin afectarea aprovizionării asimilate (Jenner, 1994; Borrell și colab., 2014) și translocarea carbonului (Zolkevich și colab., 1958).

Sorgul, al doilea după porumbul dintre cerealele C4 în ceea ce privește amploarea producției de cereale, este cunoscut pentru adaptarea sa la căldură și stres de secetă și este un aliment de bază pentru 500 de milioane dintre cei mai săraci oameni din lume. În ciuda importanței mari a acestei culturi, baza genetică a mărimii semințelor în sorg a făcut obiectul a relativ puține studii și sunt disponibile puține informații despre controlul genetic al trăsăturii și semnăturilor domesticirii. Prin urmare, acest studiu își propune să investigheze modelele și semnăturile polimorfismului de domesticire a genelor candidate asociate cu mărimea și greutatea semințelor, utilizând date de resecvențiere pentru un grup divers de genotipuri sălbatice, cu buruieni și landrace (Mace și colab., 2013) pentru a îmbunătăți înțelegerea domesticirii culturilor și furnizarea de ținte potențiale pentru manipularea dimensiunii semințelor în reproducerea sorgului.