Diferite rate de umplere a cerealelor explică diferențele de greutate a cerealelor de-a lungul spicul de grâu

Roluri Analiză formală, Scriere - proiect original

rate

Afilieri Vetagrosup, campus agronomique, Lempdes, Franța, GDEC, INRA, UCA, Clermont-Ferrand, Franța

Scrierea rolurilor - recenzie și editare

Afiliere GDEC, INRA, UCA, Clermont-Ferrand, Franța

Scrierea rolurilor - recenzie și editare

Afiliere GDEC, INRA, UCA, Clermont-Ferrand, Franța

A contribuit în mod egal la această lucrare cu: Agnès Piquet-Pissaloux, Jacques Le Gouis

Roluri Achiziție finanțare, Supraveghere

Afilieri Vetagrosup, campus agronomique, Lempdes, Franța, GDEC, INRA, UCA, Clermont-Ferrand, Franța

A contribuit în mod egal la această lucrare cu: Agnès Piquet-Pissaloux, Jacques Le Gouis

Roluri de supraveghere, scriere - recenzie și editare

Afiliere GDEC, INRA, UCA, Clermont-Ferrand, Franța

  • Nadège Baillot,
  • Christine Girousse,
  • Vincent Allard,
  • Agnès Piquet-Pissaloux,
  • Jacques Le Gouis

Cifre

Abstract

Citare: Baillot N, Girousse C, Allard V, Piquet-Pissaloux A, Le Gouis J (2018) Diferite rate de umplere a cerealelor explică diferențele de greutate a cerealelor de-a lungul spicul de grâu. PLoS ONE 13 (12): e0209597. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209597

Editor: Aimin Zhang, Institutul de Genetică și Biologie a Dezvoltării Academia Chineză de Științe, CHINA

Primit: 31 august 2018; Admis: 9 decembrie 2018; Publicat: 31 decembrie 2018

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în manuscris și în fișierele sale de informații suport.

Finanțarea: Această lucrare a fost finanțată de direcția generală pentru educație și cercetare și consiliul regional Auvergne.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Randamentul cerealelor de grâu pentru pâine (Triticum aestivum L.) poate fi descompus în două componente principale: (i) numărul de boabe pe metru pătrat, care se determină înainte de anteze și (ii) greutatea miilor de boabe (TGW), care este determinată în timpul umplerii cerealelor. Deși numărul de cereale pe metru pătrat a fost identificat ca principalul factor de variație a randamentului [1, 2], este urgentă necesitatea de a înțelege mai bine sursele de variație ale TGW, deoarece schimbările climatice pot duce la creșteri ale stresului abiotic în timpul umplerii cerealelor (de ex. [3, 4]).

TGW este, în general, calculată la scara unei parcele și reprezintă media multor greutăți individuale ale boabelor. Cu toate acestea, există o variabilitate largă în greutatea individuală a boabelor și această variabilitate are implicații asupra valorii comerciale [5]. S-a propus că o parte din îmbunătățirea genetică a TGW se poate baza pe o variabilitate genetică presupusă asociată cu distribuția individuală a greutății cerealelor în ureche [6]. Pentru a urmări o strategie de îmbunătățire genetică a TGW bazată pe variația greutății individuale a cerealelor, este necesară o mai bună înțelegere a mecanismelor ecofiziologice asociate acestei variații.

Greutatea finală a cerealelor este determinată în timpul umplerii cerealelor, de la anteză până la maturitate. Se consideră că umplerea boabelor are loc în timpul a trei faze secvențiale ale dezvoltării boabelor: diviziunea celulară, acumularea de substanță uscată a boabelor și maturarea și deshidratarea boabelor [7]. În timp ce cinetica umplerii cerealelor a fost descrisă pentru mai multe specii, există încă dezbateri dacă principalul factor pentru diferența finală de greutate a cerealelor este durata umplerii cerealelor sau rata de umplere a cerealelor. Unii autori au observat corelații puternice între greutatea boabelor finale și durata dezvoltării boabelor - la porumb [8, 9] și la grâul dur [10]. În schimb, pentru meiul de perle [11], orezul [12] și grâul de pâine [13, 14, 15, 16], diferențele în greutatea finală a boabelor au fost atribuite diferențelor în rata de umplere a boabelor.

O slăbiciune a unora dintre aceste studii este că s-au concentrat pe cereale specifice, situate în general în partea centrală a urechii. Acestea nu au luat în considerare variabilitatea dezvoltării în interiorul urechii și efectele posibile ale unei distribuții asociate greutății cerealelor. După cum sa menționat deja, există o variabilitate semnificativă în greutatea individuală a boabelor în ureche. Această variabilitate provine din doi gradienți diferiți. În primul rând, este în general adevărat că spicele din partea centrală a urechii tind să poarte boabe mai grele decât cele din părțile bazale și apicale [17, 18, 19, 20]. În al doilea rând, s-au observat diferențe și la compararea boabelor proximale și distale într-o spiculă [6, 15, 21]. În spikelet, gradientul de greutate a bobului este, de asemenea, o chestiune de incertitudine. Unii autori raportează că al doilea bob dintr-o spiculă este mai greu decât bobul proximal și, de asemenea, decât cele mai distale [13, 16, 17, 19, 20, 21, 22]. În schimb, Herzog și Stamp [20] au descoperit că bobul proximal este în general mai greu decât cel din a doua poziție într-o spiculă, în timp ce Feng și colab. [6] nu au raportat diferențe semnificative de greutate între aceste poziții. Cu toate acestea, majoritatea studiilor de mai sus au fost în mare parte descriptive și nu au propus procese candidate care ar putea explica diferențele observate în greutatea boabelor.