Water use efficiency and response to nutrient shortage in mature plants of Aegilops and Triticum species

• Autorzy: Gorny A.G. , Garczynski S.

Warianty tytułu

PL

Efektywność wykorzystania wody i reakcja na niedobór składników pokarmowych u roślin gatunków Aegilops i Triticum w stadium dojrzałości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A factorial experiment was performed to evaluate whether wild and primitive Aegilops and Triticum species may be used in wheat breeding as donors of an improved water use efficiency (WUE) and/or tolerance to nutrient shortage. Seventeen lines representative for Aegilops and Triticum species of different origin, ploidy level and genomic structure were compared with three local cultivars of hexaploid wheat T. aestivum. The genotypes were grown till maturity in experimental pots (9 dm3) under high and reduced NPK nutrition. There was a broad genetic variation in the response to nutrient shortage and efficiency of water use in the vegetative and grain mass formation. The variation was dependent upon species, ploidy level and genome present. Results suggest that a search for enhanced tolerance and novel variation in WUE among wild or primitive wheats may be essential for wheat breeders. The tetraploids T. carthlicum, T. dicoccoid.es and T. timopheevii and the hexaploid T. sphaerococcum were found to be the most promising potential sources of stress tolerance. However, only the primitive T. sphaerococcum appeared to be a valuable donor of improved WUE. Despite a high operative heritability of WUE, testing till plant maturity over diverse levels of soil nutrient status would rather be necessary for a precise discrimination of the most efficient genotypes as indicated by the genotype-stage and genotype-nutrition interactions.

PL

Przeprowadzono doświadczenie wazonowe w celu określenia czy dzikie i prymitywne gatunki Aegilops i Triticum mogą być wykorzystane w hodowli pszenicy jako donory efektywniejszego wykorzystania wody (WUE) i/lub tolerancji na niedobór składników pokarmowych. Siedemnaście linii reprezentujących gatunki Aegilops i Triticum o różnym pochodzeniu, ploidalności i strukturze genomowej porównano z trzema krajowymi odmianami pszenicy heksaploidalnej T. aestivum. Genotypy rosły do stadium dojrzałości w wazonach doświadczalnych (9 dm3) przy wysokim i obniżonym nawożeniu NPK. Obserwowano szeroką zmienność genetyczną w reakcji na obniżone nawożenie i efektywności wykorzystania wody w tworzeniu masy wegetatywnej i plonu ziarna. Zmienność ta była zależna od gatunku, poziomu ploidalności i obecności danego genomu. Wyniki sugerują, że poszukiwanie zwiększonej tolerancji i nowej zmienności w WUE wśród dzikich i prymitywnych pszenic dla celów hodowlanych jest uzasadnione. Tetraploidalne T. carthlicum, T. dicoccoides i T. timopheevii oraz hexaploidna Т. sphaerococcum były potencjalnie najlepszymi źródłami tolerancji stresu. Jednak tylko prymitywna T. sphaerococcum okazała się cennym źródłem zwiększonej WUE. Obserwowane interakcje typu genotyp-stadium i genotyp-nawożenie wskazują, że pomimo wysokiej odziedziczalności WUE, dla precyzyjnego doboru najefektywniejszych genotypów raczej niezbędne będzie testowanie roślin uprawianych aż do stadium dojrzałości przy odmiennych poziomach żyzności gleby.

Słowa kluczowe

EN

water use efficiency; response; nutrient shortage; mature plant; Aegilops; Triticum; plant species; genetic variation; stress tolerance

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2002
• Tom: 481
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.303-313,fig.,ref.

Twórcy

autor

Gorny A.G.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszynska 34, 60-479 Poznan, Poland

autor

Garczynski S.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszynska 34, 60-479 Poznan, Poland

Bibliografia

• Al Hakimi A., Monneveux P., Deleens E. 1996. Selection response for carbon isotope discrimination in a Triticum polonicum X T. durum cross: potential interest for improvement of water efficiency in durum wheat. Plant Breeding 115/5: 317-324.
• Austin R.B., Morgan C.L., Ford M.A. 1986. Dry matter yields and photo synthetic rates of diploid and hexaploid Triticum species. Annals of Botany 57: 847-857.
• Batten G.D. 1986. The uptake and utilization of phosphorus and nitrogen by diploid, tetraploid and hexaploid wheats (Triticum spp.). Annals of Botany 58: 49-59.
• Černohorska J., Holubec V., Zvára K., Nátr L. 1999. Differences in seedling growth characteristics among provenances of Aegilops speltoides. Tausch. Genetic Res. Crop Evol. 46: 119-125.
• Dvořák J., Knott R.D. 1990. Location of a Triticum speltoides chromosome segment conferring resistance to leaf rust in Triticum aestivum. Genome 33: 892-897.
• Dvořák J., Noaman M.M., Goyal S., Gorham J. 1994. Enhancement of the salt tolerance of Triticum turgidum L. by the knal locus transferred from the T. aestivum L. chromosome 4D by homologous recombination. Theor. Appl. Genet. 87: 872-877.
• Evans L.T., Dustone R.L. 1970. Some physiological aspects of evolution in wheat. Austr. J. Biological Sci. 23: 725-741.
• Forster B.R 1992. Genetic engineering for stress tolerance in the tribe Triticeae. Proc. of the Royal Society of Edinburg 99B: 89-106.
• Friebe В., Jang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. 1996. Characterization of wheat-alien translocations conferring resistance to diseases and pests: current status. Euphytica 91: 59-87.
• Górny A.G. 1997. Genome and ploidy dependent variation in wheat response to nitrogen and phosphorus limitations. Proc. 2nd Int. Conference „Cereals-Pathogens and Stress Factors Interaction", Sept. 1997, Poznań, J. Appl. Genet. 38b: 197-203.
• Górny A.G. 1999. Inheritance of water use efficiency in diallel hybrids of spring barley under varied nutrition and soil moisture. J. Appl. Genet. 40(1): 15-28.
• Łukaszewski A.J. 1997. Identification and transfer to wheat of chromosome segments which confer resistance to biotic and abiotic stresses. Proc. 2nd Int. Conference „Cereals-Pathogens and Stress Factors Interaction", Sept. 1997 Poznań, J. Appl. Genet. 38b: 39-49.
• Nátr L., Černohorska J., Holubec V, Zvára K. 1999. Growth characteristics of eight Aegilops tauschii provenances, wheat (C3) and maize (C4) seedlings. Rostlinna Vyroba 45/4: 173-178.
• Nowosielski О. 1972. Metody oznaczania potrzeb nawożenia. PWRiL Warszawa.
• Rafi M.M., Waines J.G. 1998. Relationship among diploid wheats based on yield traits. Rachis 17, 1/2: 31-34.
• Sears E.R. 1982. Transfer of alien genetic material to wheat. In: Wheat Science - Today and Tomorrow, Evans L.T. and Peacock W.J. (Eds.), Cambridge Univ. Press: 75-89.
• Waines J.G., Rafi M.M., Ehdaie B. 1993. Yield components and transpiration efficiency in wild wheats. In: Biodiversity and Wheat Improvement, A.B. Damania (Ed.), ICARDA, Wiley-Sayce Publ.: 173-186.