获得性耐旱性状对小麦和水稻耐旱的作用及耐旱水平的...

获得性耐旱性状对小麦和水稻耐旱的作用及耐旱水平的差异比较

水稻作为重要的粮食作物，为全球近50%的人口提供口粮。目前，水稻的种植主要依靠淹水灌溉模式，这种淡水资源高消耗的生产方式制约了农业的可持续发展。气候的变化导致了水稻生产区域的大量减产，其中，干旱胁迫已经成为全世界范围内影响水稻生产的最重要的环境因子。加之近年来工业用水、城市居民用水的增加及淡水资源的污染而导致淡水资源短缺，从而加剧了水稻的产量损失。所以选育在干旱胁迫下的高产量水稻品种是保证水稻高产稳产的主要途径之一。在前人的研究中发现，水稻的“获得性耐旱（acquired drought tolerance, ADT）”性状在水分充足的环境中缺失，而在植物受到适当干旱胁迫诱导时，则会出现上调，从而维持植株正常的新陈代谢。然而，前人的研究均通过温度和胁迫诱导因子，而不是用干旱胁迫本身作为诱导因子来诱导应答。虽然近年来高通量表型方法的研究促进了高端表型平台的建立，可以对胁迫下的遗传变异进行监测，但准确地模仿自然条件下的干旱胁迫仍然是一个重大挑战。

近日，Plant Phenomics 刊发了题为Acquired Traits Contribute More to Drought Tolerance in Wheat Than in Rice 的研究论文。在本研究中，对两个水稻品种IR64（不耐旱）和Apo（耐旱）及耐旱小麦品种Weebill的“获得性耐旱（acquired drought tolerance, ADT）”性状进行评估。作者将幼苗用一定浓度梯度的甲基紫精（methyl viologen ，MV）进行诱导处理，通过比较不同处理试验苗的根系和茎的生长状况，发现经过诱导处理的幼苗比直接进行严重干旱处理的幼苗有更高的耐旱性和恢复生长能力(Figure 2)。同时，开发了具有自动灌溉系统的新型表型检测平台（Figure 1）来获取植株在营养生长阶段的ADT性状，此装置的自动灌溉系统可有效地控制土壤中的水分压力，设置较为精确的干旱梯度，另外，该装置可以保持一定水平的土壤水分含量，而不受植物蒸腾作用的影响，因此，该平台提供了评估ADT特性的最优方法。

Figure 1 Drought stress imposition protocol for rice and wheat using a plant phenomic platform.

Figure 2 Effect of methyl viologen (MV) on plant growth in induction and severe stress treatments (10 μM) in both rice (IR64 and Apo) cultivars and the wheat (Weebill) cultivar (Experiment 1).

通过设置干旱梯度，比较了幼苗在不同干旱胁迫下的应答，结果显示，IR64总生物量较Apo减少的更多。小麦Weebill与Apo相比，显示出较低的损伤水平和较高的恢复生长能力， Apo的ROS清除酶和干旱响应基因的表达明显高于IR64，但Apo和Weebill之间的差异很小。本研究阐明了不同品种以及物种之间对于干旱胁迫响应的差异，为提高农作物的耐旱性提供了新的思路。有利于提高水分利用效率的同时维持一定的产量，对推动农业生态的可持续发展具有良好的推动作用。

How to Cite this Article

Preethi Vijayaraghavareddy, Ramu S. Vemanna, Xinyou Yin, Paul C. Struik, Udayakumar Makarla, Sheshshayee Sreeman, "Acquired Traits Contribute More to Drought Tolerance in Wheat Than in Rice",Plant Phenomics, vol. 2020, Article ID 5905371, 16 pages, 2020. https://doi.org/10.34133/2020/5905371

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About Plant Phenomics

《植物表型组学》（Plant Phenomics）是由南京农业大学和美国科学促进会（AAAS）合作创办的英文学术期刊，于2019年1月正式上线发行，是Science合作出版的第二本期刊。采用开放获取形式，刊载植物表型组学交叉学科热点领域具有突破性科研进展的原创性研究论文、综述、数据集和观点。具体范围涵盖高通量表型分析的最新技术，基于图像分析和机器学习的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育种和农业实践中的表型组学新应用，与植物表型相结合的分子生物学、植物生理学、统计学、作物模型和其他组学研究，表型组学相关的植物生物学等。期刊已被CABI、CNKI和DOAJ数据库收录。

说明：本文由《植物表型组学》编辑部负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。

编辑：徐霏（实习）、孔敏

审核：尹欢