Методическая статья

Многосторонние подходы к фенотипированию для характеристики корневых систем сахарного тростника

DOI:

10.3791/63596

⸱

17 августа 2022 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Crop Production, Indian Council of Agricultural Research-Sugarcane Breeding Institute (ICAR-SBI), 2Division of Crop Improvement, ICAR-SBI, 3ICAR-SBI Research Centre, 4ICAR-SBI Regional Centre

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Характеристика особенностей корневой системы является одной из областей исследований, которая все еще находится в зачаточном состоянии, особенно в области сахарного тростника. Интеграция нескольких подходов к точному фенотипированию корней сахарного тростника приводит к всесторонним и целостным результатам, позволяющим использовать идентифицированные признаки и механизмы для традиционной и молекулярной селекции.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Корни являются основными проводниками воды и питательных веществ и играют жизненно важную роль в поддержании роста и урожайности в стрессовых условиях. Изучение корней растений создает методологические трудности при оценке in situ и отборе проб, что особенно верно для сахарного тростника (Saccharum spp.). Традиционные методы в 1920-х годах документировали генотипическую изменчивость корневых систем сахарного тростника, после чего до недавнего времени сообщалось о небольшом количестве исследований признаков корней сахарного тростника как таковых . В дополнение к морфологии, характеристики ризосферы, включая аллелопатические эффекты и/или сродство к микробному симбиозу, определяют укоренение и выживание растений.

В конечном счете, корневые системы определяют надземную продуктивность сахарного тростника. С появлением устойчивых к изменению климата сортов становится все более актуальным изучение и использование изменчивости свойств корневой системы сахарного тростника. В этой статье описываются многосторонние подходы к фенотипированию корней сахарного тростника, включая выемку грунта на местах путем отбора проб из траншей, использование пробоотборника корневых ядер, поднятые платформы для отбора проб корней и выращивание растений в условиях гидропонной культуры, используемые группой ученых из Индийского совета сельскохозяйственных исследований - Института селекции сахарного тростника (ICAR-SBI).

Выемка грунта в полевых условиях с отбором проб из траншеи крайне важна для оценки корней растений в их естественной среде произрастания. Использование приподнятых платформ, имитирующих полевые условия, и пробоотборника корневого керна являются альтернативными подходами, обеспечивающими значительное сокращение времени, равномерный размер выборки и меньшие потери корневого материала. Гидропонная культура растений позволяет изучать морфологию, анатомические особенности и биологию ризосферы, включая экссудацию органических соединений и микробные взаимодействия. Данные, полученные в результате различных экспериментов с использованием различных методов отбора проб, дополняют богатство информации о характеристиках корневой системы сахарного тростника.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Сахарный тростник (Saccharum spp.), важный источник продовольствия и биоэнергии, является важной промышленной культурой, пригодной для выращивания во многих странах с тропическими и субтропическими климатическими условиями. Благодаря фотосинтетическому путиС4 для ассимиляции углерода, сахарный тростник является высокопродуктивным, эффективно используя сельскохозяйственные ресурсы, такие как вода и удобрения. Послеуборочная переработка сахарного тростника дает экономически ценные продукты, такие как сахар и джаггери, наряду с его побочными продуктами - патокой, этанолом и энергоносителями. Сахарный тростник производ....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Выемка грунта в полевых условиях методом отбора проб из траншеи

  1. Выращивайте коммерческие гибриды сахарного тростника (далее именуемые «сортами») в полевых условиях из саж с двумя почками, посаженных с расстоянием между рядами 120 см, с расстоянием между рядами 90 см, в соответствии с рекомендуемым пакетом методов (СОЗ) для обеспечения хорошей укорененности и роста урожая.
  2. В конце фазы зрелости урожая используйте экскаватор для рытья траншеи (глубиной 1,5 м и шириной 1,0 м) в поле. С помощью непрерывной струи воды убедитесь, что почва в корневой зоне очищена без повреждения корней (Рисунок 1).
    3. ....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Вариация морфологических признаков корней сортов сахарного тростника
Репрезентативные изображения корневой системы в Co 62175, извлеченной из поля путем отбора проб из траншеи и выращенной в гидропонной установке, представлены на рисунках 5A, B. Длинные корни (~100 см) наблюдались у сортов Co 62175 и Co 99006, в то время как у Co 99006 была зафиксирована наибольшая масса корней (127 г·комок-1). Признаки корней были зарегистрированы с помощью пр.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Корневая система определяет надземную продуктивность сахарного тростника, что требует тщательного изучения и понимания всех ее аспектов для разработки сортов, устойчивых к изменению климата. Группа ученых ICAR-SBI, состоящая из физиологов растений, микробиолога, сельскохозяйственного инженера, биохимика и селекционеров, использовала многосторонние подходы к фенотипированию корней сахарного тростника, включая выемку грунта в полевых условиях путем отбора проб из траншей, использование про.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы отмечают инфраструктуру и поддержку, оказанную директором ICAR-Института селекции сахарного тростника в Коимбатуре для создания объектов по фенотипированию корней сахарного тростника. Финансирование, предоставленное Советом по научным и инженерным исследованиям Департамента науки и технологий правительства Индии в виде премии за исследования в начале карьеры KV (ECR/2017/000738), должным образом признано. Авторы выражают признательность Бриндхе, Карпагаму, Раджешу, Шивараджу и Амбурозе за их помощь в тщательном сборе данных.

....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Аэрационный насос с трубопроводными принадлежностямиЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для гидропонного выращивания сахарного тростника
Борная кислотаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия80266Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Кальциевая селитраЦентральный дом наркотиков, Индия27606Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Компостированная кокосовая сердцевинаЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для проращивания брусчатки сахарного тростника
Медный купоросИсследовательские лаборатории Сиско, Индия38869Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
ДОАЭ-целлюлозаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия10529Анионообменная смола для переработки корневых экссудатов
ЭДТА-мононатриевая соль железаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия59389Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Навоз для приусадебного участкаЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для проращивания брусчатки сахарного тростника
Стеклянные бакиИзготовлено на собственном предприятииNAИспользуется для гидропонного выращивания сахарного тростника
ВЭЖХAgilent Technologies1200 БесконечностьКоличественное определение органических кислот в корневых экссудатах
Сульфат магнияИсследовательские лаборатории Сиско, Индия29117Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
хлорид марганцаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия75113Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Молибдиновая кислотаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия49664Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Дигидрофосфат калияЦентральный дом наркотиков, Индия29608Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
Нитрат калияЦентральный дом наркотиков, Индия29638Приготовление модифицированного раствора Гоугланда
ПротрэйсИзготовлено на собственном предприятииNAИспользуется для проращивания брусчатки сахарного тростника
КрасноземЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для проращивания брусчатки сахарного тростника
Пробоотборник корневого кернаИзготовлено на собственном предприятииNAИспользуется для отбора проб корней in situ
ПесокЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для проращивания брусчатки сахарного тростника
Сералит-120Исследовательские лаборатории Сиско, Индия14891катионита смола для переработки корневых экссудатов
Несущая рамаЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для гидропонного выращивания сахарного тростника
Водяной насосЗакуплено из местных источниковNAИспользуется для гидропонного выращивания сахарного тростника
Фильтровальная бумага ватман 1 классУниверсальная научная1001090Обработка корневых выделений
WinRhizo PRO (программное обеспечение)Regent Instruments Inc., КанадаSTD4800Двумерный сканер корней с программным обеспечением для анализа корней
Сульфат цинкаИсследовательские лаборатории Сиско, Индия76455Приготовление модифицированного раствора Гоугланда

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). Crops and livestock products. FAOSTAT. , Available from: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC (2019).
  2. Venkatraman, T. S., Thomas, R. Studies of sugarcane roots at different stages of growth. Agricultural Journal of India. 23, 166-176 (1928).
  3. Smith, D. M., Inman-Bamber, N. G., Thorburn, P. J.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи