Fenotypování jarního ječmene na odolnost vůči suchu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F86652079%3A_____%2F24%3A00585300" target="_blank" >RIV/86652079:_____/24:00585300 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Fenotypování jarního ječmene na odolnost vůči suchu

Popis výsledku v původním jazyce

Odolnost rostlin/plodin vůči suchu představuje komplex vlastností, které se různě uplatňují v závislosti na typu, závažnosti a načasování sucha. Proto je nutné poměrně komplexní hodnocení morfologické a fyziologické fenotypové reakce na sucho. Tato metodika se zaměřuje na vývoj postupů a vyhodnocení komplexní fenotypové odezvy genotypů jarního ječmene na sucho pomocí neinvazivně měřených parametrů založených na červeno-zeleno-modrém (RGB) zobrazování, termálním infračerveném zobrazování a zobrazovací fluorescence chlorofylu měřených v rámci automatizované fenotypovací platformy. Vývoj metodiky byl založen na experimentu, ve kterém byly sledovány dynamické změny odezvy šesti genotypů ječmene, reprezentujících širokou škálu tolerance k suchu (od genotypu velmi citlivého až po genotyp velmi tolerantní), na kontinuální vysychání až k bodu vadnutí a následné opětovné zavlažení. Byly identifikovány tři kritické termíny v průběhu sucha a opětovného zavlažení, klíčové pro identifikaci odolnosti jarního ječmene vůči suchu: i) dosažení 50% hladiny dostupné půdní vody, ii) dosažení bodu vadnutí, iii) úplná regenerace rostlin po opětovném zavlažení. Jednotlivé sledované parametry založené na zobrazovacích metodách ovšem ukázaly potenciál pro hodnocení citlivosti na sucho v různých termínech od počátku vysychání či regenerace. Korelace s relativní odezvou výnosu se postupně zvyšovala u projekční listové plochy hodnocené ze strany (SPA) a dosáhla maxima v bodě úplné regenerace po opětovném zvlažení. Aktuální kvantový výtěžek fotosystému II (ΦPSII) vykazoval nejvyšší korelaci s relativním výnosem zrna kolem bodu vadnutí. Naproti tomu relativní rozdíl teploty listů vůči teplotě okolního vzduchu (Tdiff) vykazoval vysokou korelaci s výnosovou odezvou na sucho dříve, a to již při dosažení 50% úrovně dostupné vody pro rostliny v půdě. Nejvyšší korelace s relativní výnosovou odezvou byly získány u barevné analýzy RGB v bodě vadnutí a po regeneraci, zejména u relativního podílu khaki, béžového, tmavě zeleného a olivově zeleného odstínu. Vícenásobná regrese s parametry poskytujícími Pearsonův korelační koeficient R > 0,5 mírně zlepšila odhad relativní odezvy výnosu na sucho, ale zajistila především významné zlepšení odhadu absolutního výnosu zrna při stresu suchem, přičemž přesnost odhadu se v obou případech pohybovala okolo 90 %. Tato metodika ukazuje, že použití kombinace fenotypovacích metod charakterizujících různé morfologické a fyziologické znaky umožňuje nejen hodnocení tolerance k suchu (na základě relativní výnosové reakce na sucho), které je klíčové pro výběr genetických zdrojů pro následný šlechtitelský proces, ale také umožňuje testovat výnosovou výkonnost nových genotypů při stresu suchem.

Název v anglickém jazyce

Phenotyping spring barley for drought tolerance

Popis výsledku anglicky

Drought tolerance is a complex of traits that vary depending on the type, severity, and timing of drought. Therefore, a relatively comprehensive assessment of the morphological and physiological phenotypic response to drought is necessary. This methodology focuses on the development of procedures and evaluation of the complex phenotypic response of spring barley genotypes to drought using non-invasively measured parameters based on red-green-blue (RGB) imaging, thermal infrared imaging, and chlorophyll fluorescence imaging measured within an automated phenotyping platform. The development of the methodology was based on an experiment in which the dynamic changes in the response of six barley genotypes, representing a wide range of drought tolerance (from a very sensitive to a very tolerant genotype), to continuous drying until the point of wilting and subsequent re-watering were monitored. Three critical time points during drought and re-watering were identified, key for detecting drought tolerance: i) reaching 50% of available soil water, ii) reaching wilting point, iii) full plant recovery after re-watering. However, the different imaging-based parameters monitored showed potential for assessing drought sensitivity at different time points from the onset of drying or recovery. The correlation with relative yield response increased progressively for the side projected leaf area (SPA) and reached a maximum at the point of complete recovery after re-watering. The actual quantum yield of photosystem II (ΦPSII) showed the highest correlation with relative grain yield around the wilting point. In contrast, the relative difference of leaf temperature to ambient air temperature (Tdiff) showed a high correlation with yield response to drought earlier, as early as at the point of reaching 50% of the level of soil water available to plants. The highest correlations with relative yield response were obtained for RGB colour analysis at the wilting point and after recovery, especially for the relative proportion of khaki, beige, dark green, and olive-green hues. Multiple regression with parameters providing a Pearson correlation coefficient R > 0.5 slightly improved the estimation of the relative yield response to drought, but mainly provided a significant improvement in the estimation of absolute grain yield under drought stress, with an estimation accuracy of around 90% in both cases. This methodology shows that the use of a combination of phenotyping methods in characterising different morphological and physiological traits not only allows the assessment of drought tolerance (based on relative yield response to drought), which is crucial for the selection of genetic resources for subsequent breeding, but also allows the testing of the yield performance of new genotypes under drought stress.

Druh

N_metC - Metodiky certifikované oprávněným orgánem

CEP obor

—

OECD FORD obor

40106 - Agronomy, plant breeding and plant protection; (Agricultural biotechnology to be 4.4)

Projekt

Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

ISBN: 978-80-87902-39-4

Číslo předpisu

023208

Technické parametry

Postup využití RGR zobrazování, infračerveného termálního zobrazování a zobrazovací fluorescence chlorofylu pro selekci genotypů ječmene odolných vůči suchu

Ekonomické parametry

Snížení negativních dopadů na výnos i kvalitu jarního ječmene

Označení certifikačního orgánu

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, Brno, Česká republika

Datum certifikace

—

Způsoby využití výsledku

C - Výsledek je využíván bez omezení okruhu uživatelů