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一种测定水分利用效率的新方法或有助于节水育种
日期:2018-12-04 作者:编译:王爱玲 来源:农科智库 点击:
     作物种植耗水量大。鉴于水资源的日益紧缺,美国伊利诺伊大学的科研人员正在努力研发水分利用效率更高的作物,以减少农业用水量。该研究团队以前的研究表明,通过改进育种技术,玉米的水分利用效率可提高10%-20%,从而可耐受短期干旱。
    如果育种人员想要改进某一特定性状,就会种植多个玉米品系进行筛选,以便找到该特性的自然变异,然后精确定位与之相关的基因,再把这种基因或这种特性结合到具有其他理想性状的玉米植株上。要完成这样一项工作,比如提高玉米的水分利用效率,就需要耗费大量的时间、空间和精力。
    测量水分利用效率通常是将工具夹在叶片上,监测二氧化碳的变化和通过叶片蒸腾的水分。每次测量都需要一个多小时,不仅耗时,而且花费巨大。该研究团队发明了一种新方法,利用二氧化碳中碳的两种存在形式——C12和C13——即可在实验室中测试叶片样本,而无须到田地里进行耗时的测量。
    一旦二氧化碳进入植物叶片中,碳就会与糖分和植物组织结合在一起。科研人员通过测量分别有多少C12和C13与糖分和植物组织结合在了一起,即测量C12和C13的比例就可以知道植物的水分利用效率。不过在此之前,科研人员仍然不清楚C12和C13的比例能否表明玉米的水分利用情况。本研究给出了肯定的答案。
    研究小组在36种不同的玉米品系中发现了C12-C13比例的显著变化,而且C12-C13的标记可在不同环境间遗传。这一点对新品系的研发至关重要。
    根据可控的温室实验和三次田间生长季的数据,研究小组找到了提升效率的方法。该方法表明,碳比例在一定范围内的自交系的水分利用效率可能更高,但在杂交种中的表现如何现在下定论还为时过早。
    在过去的一项研究中,研究小组就发现玉米的水分利用效率还有可提升的空间;而这项研究又表明了这种特性可测量、可遗传,因而,研究人员就可以利用这一特性来提升水分利用效率。研究人员的下一步工作是识别出与这一特性相关的基因。
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