Articolo metodologico
Questo protocollo è stato sviluppato per esaminare una vasta collezione di germoplasma di lattuga a foglia vegetale (Lactuca sativa L.) per la tolleranza alla siccità, al fine di identificare un piccolo pool di lattuga candidata per l'uso in studi fisiologici, molecolari e genetici per identificare i tratti sottostanti di tolleranza alla siccità insieme ai programmi di allevamento.
Questo protocollo descrive un metodo con cui un'ampia collezione di germoplasma di lattuga vegetale a foglia verde (Lactuca sativa L.) è stata sottoposta a screening per probabili tratti di tolleranza alla siccità. La disponibilità di acqua dolce per uso agricolo è una preoccupazione crescente negli Stati Uniti e in molte regioni del mondo. Gli eventi di siccità a breve termine, insieme all'intervento normativo nella regolamentazione della disponibilità idrica, insieme alla minaccia incombente di cambiamenti climatici a lungo termine che potrebbero portare a una riduzione delle precipitazioni in molte importanti regioni agricole, hanno aumentato la necessità di accelerare lo sviluppo di colture adattate per migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua, al fine di mantenere o espandere la produzione nei prossimi anni. Questo protocollo non è inteso come una guida passo passo per identificare a livello fisiologico o molecolare i tratti di tolleranza alla siccità nella lattuga, ma piuttosto è un metodo sviluppato e perfezionato attraverso lo screening di migliaia di diverse varietà di lattuga. La natura di questo screening si basa in parte sulle misurazioni semplificate che si concentrano solo su tre indicatori di stress idrico: contenuto d'acqua relativo alle foglie, appassimento e crescita differenziale delle piante a seguito di stress da siccità. Lo scopo dello screening rapido di una vasta collezione di germoplasma è quello di restringere il pool di candidati a un punto in cui possono essere applicati metodi fisiologici, molecolari e genetici più intensivi per identificare specifici tratti tolleranti alla siccità sia in laboratorio che sul campo. I candidati possono anche essere incorporati direttamente nei programmi di allevamento come fonte di tratti di tolleranza alla siccità.
La disponibilità di acqua per l'irrigazione è stata una preoccupazione in gran parte degli Stati Uniti e a livello globale per decenni, ma la ricerca sulla risposta allo stress da siccità, insieme ad altri stress abiotici, è rimasta indietro rispetto al lavoro nelle aree delle malattie e della resistenza agli insetti, a livello industriale, accademico e governativo in gran parte a causa della mancanza di fondi. La disponibilità di acqua per l'agricoltura è stata storicamente solo un ripensamento a livello di responsabili politici. Recentemente, a causa di diverse gravi siccità in importanti regioni di produzione agricola sia negli Stati Uniti che in Australia,la disponibilità di acqua dolce è stata messa sotto i riflettori sia a livello nazionale che internazionale, portando a molte più risorse indirizzate verso la ricerca sullo sviluppo di cultivar resistenti alla siccità delle principali colture cerealicole. Sebbene questo spostamento dell'attenzione verso lo sviluppo di colture principali resistenti alla siccità sia vantaggioso, come molte aree della ricerca vegetale, le colture speciali sono state in gran parte lasciate indietro.
Una grave siccità sta attualmente limitando la produzione di ortaggi in California, la più grande regione di produzione di lattuga (Lactuca sativa L.) negli Stati Uniti3. Questi modelli meteorologici a breve termine, insieme all'azione legislativa e giudiziaria insiemeai cambiamenti climatici a lungo termine, si sono combinati per ridurre l'acqua disponibile per l'agricoltura in molte delle regioni più produttive della California. La produzione di lattuga in California rappresenta un'industria da 1,5 miliardi di dollari che rappresenta quasi l'80% della produzione di lattuga negli Stati Uniti3. Gli ortaggi a foglia hanno un alto contenuto di acqua fogliare e la lattuga, in particolare, ha un apparato radicale poco profondo6,7 che rende la coltura vulnerabile allo stress idrico. Nella lattuga, come in tutte le colture, lo sviluppo di varietà resistenti alla siccità diventerà sempre più importante man mano che le forniture di acqua dolce per l'irrigazione diventeranno più limitate8.
Questo protocollo delinea un metodo con il quale è stato eseguito uno screening iniziale su una vasta collezione di germoplasma di lattuga al fine di identificare un pool di linee candidate potenzialmente resistenti alla siccità da utilizzare in studi fisiologici, molecolari e genetici per identificare specifici tratti di tolleranza alla siccità. Questi candidati possono anche essere utilizzati direttamente come fonti di tolleranza alla siccità nei programmi di selezione per migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua nelle cultivar commerciali. Questo protocollo è stato sviluppato specificamente per affrontare le sfide che sorgono durante il corso di qualsiasi screening di una vasta collezione di germoplasma, in particolare i problemi di disponibilità di spazio e manodopera. Inoltre, il protocollo presentato è stato sviluppato per l'uso nella lattuga, ma è stato adattato con successo per l'uso nello screening di una collezione di germoplasma di spinaci (Spinacia oleracea) per una potenziale tolleranza alla siccità e potrebbe essere modificato semplicemente per schermare qualsiasi coltura orticola a foglia.
Una considerazione importante prima di iniziare uno screening di tolleranza alla siccità è capire cos'è e cosa non è questo metodo. Questo protocollo vuole rappresentare un metodo rapido con cui un ampio pool di germoplasma può essere ristretto in modo rapido ed efficiente a un numero gestibile di germoplasma candidato da utilizzare in studi più mirati e approfonditi per identificare i tratti di tolleranza individuali. Questo protocollo sottopone le piante a un grave stress idrico rapidamente indotto in contrasto con un più naturale stress da siccità moderato e continuo che si osserverebbe in condizioni di campo. Il tipo di risposta indotta all'interno dell'impianto durante questi due tipi di eventi di stress idrico (rapida disidratazione rispetto alla siccità naturale) non è identico9, il che potrebbe portare all'esclusione di alcuni materiali da prove future. Questi due eventi di stress non sono privi di sovrapposizionie questo protocollo dovrebbe servire come un modo efficace per identificare il germoplasma potenzialmente resistente alla siccità contenuto all'interno di una grande collezione. Questo protocollo da solo non deve essere considerato sufficiente per identificare con un alto grado di certezza il germoplasma che contiene una durevole tolleranza alla siccità in condizioni di stress idrico sul campo, ma rappresenta un significativo passo avanti nello screening rapido delle verdure a foglia verde per potenziali tratti di tolleranza alla siccità.
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1. L'impianto
2. Crescita e Cura delle piante
3. Avvio stress idrico
4. L'esecuzione Stress schermata di base siccità con parametri da misurare
NOTA: Le seguenti operazioni delineano come raccogliere i tre misurazioni fisiologiche che verranno registrati nel corso dello schermo siccità mentre la tabella 1 fornisce un calendario delle misure effettuate ogni giorno del periodo di prova di siccità-stress.
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Quando si esegue un grande schermo per separare una popolazione dal carattere sperimentale desiderato, nel caso di questo protocollo di risposta alla siccità-stress, i dati generati corrispondentemente variare da molto sottolineano suscettibile di probabile siccità tollerante e tutti i punti intermedi. Figura 1 contiene grafici che rappresentano il tipo di risultati che si può aspettare da questo protocollo. Cultivar rappresentative di tre diversi tipi di lattuga (Romaine (cos), Crisphead, e Butterhead)...
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Considerazioni di numero di campione per schermo.
Il numero di campioni necessari deve basarsi sull'uso desiderata dei dati da questa schermata. Se i risultati di qualità pubblicazione si desiderano, si raccomanda di raccogliere 3 impianti individuali (3 repliche biologiche) da ogni linea ed eseguire un minimo di 2 repliche sperimentali per dare punti adeguati per l'analisi statistica di qualità. Se il risultato desiderato è semplicemente quello di restringere rapida...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Gli autori desiderano ringraziare il Dipartimento per l'Alimentazione e l'Agricoltura della California per il finanziamento del progetto che ha portato allo sviluppo di questo protocollo. CDFA SCB11019.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| plug tray 128 | T.O. Plastics Hummert International | 11-8595-1 | Funziona con qualsiasi portaspina, ma utilizzare lo stesso tipo di vassoi per tutte le prove. |
| vassoio inferiore (vassoio da esposizione) | T.O. Plastics Hummert International | 11-3305-1 | |
| mix spina/piantagione (Sunshine Mix #5) | Sunshine Hummert International | 10-0467-1 | Potrebbe essere necessario sostituire una miscela diversa se si adatta questo protocollo a una coltura diversa. Il Sunshine mix #4 è stato utilizzato nelle prove di spinaci. |
| fertilizzante (20-20-20) | Jack's: Fertilizzante idrosolubile professionale Hummert International | 07-5915-1 | È possibile utilizzare qualsiasi fertilizzante, regolare il tipo secondo necessità per adattare questo protocollo alle esigenze specifiche della coltura. |
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