年月2日,美国NobleResearchInstitute,LLC的LarryM.York老师课题组在bioRxiv发表名为Functionalphenomicsandgeneticsoftherooteconomicsspaceinwinterwheatusinghigh-throughputphenotypingofrespirationandarchitecture的预印本文章,该文章开发了一个新的高通量平台,用于测量根系经济空间内的多个特征,包括根系呼吸作用和比根长(SRL),其中前者表征根系代谢,后者反映投资成本。该研究表明将功能性表型学方法与性状经济理论相结合具有极大的潜力,可以促进植物生物学和作物育种。
正如年年岁岁花相似,岁岁年年人不同。只道是不悔梦归处,只恨太匆匆。
背景根系经济学空间是植物生态学非常有用的框架,但对于作物生态生理学却很少考虑。为了了解冬小麦的根系性状整合,作者利用遗传变异,高通量表型和多变量分析将功能性表型学与性状经济理论相结合。本研究使用一种新颖的高通量表型对种冬小麦进行了根系呼吸和根系构型的多样性表型分析,即二氧化碳通量的检测和根系图像扫描开源软件RhizoVisionExplorer。
主要内容本研究发现不同基因型的冬小麦间的比根呼吸(specificrootrespiration,SRR)和比根长度(SRL)存在显著差异,这是根系代谢和形态构建成本的主要指标。多元线性回归分析发现侧根尖端具有最大的SRR,并且该模型的残差被用作新的特性。SRR与植物生物量呈负相关。使用高斯图形模型的网络分析将根系干重,SRL,直径和SRR识别为核心特征。单变量和多变量遗传分析确定了与根系经济学空间相关的遗传区域以及潜在的候选基因(例如Kukri_c_,Kukri_c53_,Traes_AL_9CCA58和raes_DL_7EF27C52F)。FigurePlatformforphenotypingrootrespirationandotherroottraitsofwheatseedlings.
Figure2(a)Therelationshipbetweenpredictedtotalrootrespirationandtotalrootrespiration,anddeviationsfromtherelationshipresultsinnewtraitSRR_R,(b)Regressionbetweenspecificrootrespirationbylengthandshootdryweight.
Figure4(a)Screegraphshowingthepercentageofvarianceexplainedbyeachofthefirst0principal