Новые данные о цветении могут повысить урожайность маниока
Два новых исследования, посвященных цветению маниока, раскрывают влияние генетических и экологических факторов на эту одну из важнейших в мире культур для продовольственной безопасности.
Маниок — тропическая корнеплодная культура, ежедневно потребляемая сотнями миллионов людей в Африке, — исторически было сложно улучшить селекционерам, отчасти из-за запоздалого и слабого цветения.
Новые исследования, финансируемые проектом NextGen Cassava и проведенные учеными из Корнеллского университета и Международного института тропического сельского хозяйства, предлагают селекционерам потенциальные лучшие практики для преодоления слабого (особенно низкого числа женских цветков) или запоздалого цветения.
Ведущими авторами обеих статей являются Дебора Олувасанья и Тим Сеттер, профессор почвоведения и растениеводства.
Первое исследование, опубликованное 21 мая в Frontiers in Plant Science, направлено на понимание факторов, регулирующих цветение маниока и низкое соотношение женских и мужских цветков. Естественная тенденция маниока — производить значительно больше мужских цветков, но для эффективной селекции требуется больше женских, так как именно они дают семена с улучшенными признаками.
Была изучена эффективность комбинаций веществ для роста растений и методов обрезки для улучшения цветения. В ходе испытаний была найдена трехкомпонентная комбинация, способствующая цветению с увеличенным соотношением женских и мужских цветков:
- Специфические методы обрезки стимулировали рост цветков.
- Применение соединения под названием тиосульфат серебра (STS) также увеличивало обилие цветков.
- Применение синтетического гормона растений бензиладенина феминизировало цветки.
Комбинация обрезки и обработки STS привела к увеличению обилия цветков. С добавлением гормона более 80% цветков были женскими. Эта трехкомпонентная обработка также привела к увеличению количества плодов.
«Мы наблюдали аддитивный эффект при комбинации обработок, что дает новое понимание того, как можно увеличить производство маниока», — сказала Олувасанья.
Второе исследование, опубликованное 21 июля в PLOS ONE, изучило влияние задержки цветения на селекционные циклы. Более длинные циклы означают задержки в предоставлении улучшенных сортов мелким фермерам.
Для определения оптимальных условий, способствующих цветению, авторы сравнили раннецветущие и поздноцветущие сорта маниока на двух полевых участках в южной Нигерии: в Ибадане и Убиадже, одновременно тестируя различные контролируемые температурные условия.
Раннецветущие сорта цвели сходным образом при всех условиях, тогда как поздноцветущие генотипы оказались чувствительны к среде: их цветение значительно задерживалось при более высоких температурах в контролируемых условиях и на участке в Ибадане, известном как более сложная среда для цветения.
В обоих исследованиях был отмечен ген растения TEMPRANILLO1 (TEM1), который имел самый низкий уровень экспрессии в обработках, улучшавших цветение маниока. Это наблюдалось как при трехкомпонентной обработке, так и в прохладных условиях и на участке в Убиадже, где цветение наступало раньше всего. Эти исследования впервые указывают на возможную значительную роль гена TEM1 в развитии цветения маниока.
«Раньше речь шла о "ранних" и "поздних" линиях, но наше исследование позволяет изменить нарратив, рассматривая линии как нечувствительные или чувствительные к окружающей среде», — сказала Олувасанья.
Результаты углубляют понимание факторов, регулирующих цветение маниока, и могут быть ценны для управления генотипами и условиями среды в селекционных программах.
«Эта важная работа, основанная на исследованиях Деборы, имеет потенциал значительно помочь улучшению маниока в Нигерии и соседних регионах», — сказал Сеттер.