Untersuchung der genetischen Kontrolle der Pflanzenentwicklung in Frühjahrsgerste unter Bedingungen der Speed-Züchtung

Diese Studie fand heraus, dass die Gene PPD-H1 und ELF3 die Beschleunigung der Pflanzenentwicklung unter Speed-Züchtung steuern, was wichtige Implikationen für die Optimierung der Bereitstellung von klimawiderstandsfähigen Kulturen hat. Speed-Züchtung ist ein Werkzeug zur Beschleunigung von Zucht- und Forschungsprogrammen. Trotz ihres Erfolgs und der wachsenden Beliebtheit bei Züchtern bleibt die genetische Basis der Pflanzenentwicklung unter Speed-Züchtung unbekannt. Diese Studie untersuchte die Entwicklungsfortschritte von Gersten-Genotypen unter verschiedenen Photoperioden-Regimen. Eine Teilmenge der HEB-25 Nested Association Mapping-Population wurde hinsichtlich der Tage bis zur Blüte und Reife unter zwei unterschiedlichen Photoperiodenbedingungen evaluiert: (1) Speed-Züchtung (SB) mit 22 Stunden Licht und 2 Stunden Dunkelheit, und (2) normale Züchtung (NB) mit 16 Stunden Licht und 8 Stunden Dunkelheit. GWAS ergab, dass die Entwicklungsreaktionen unter beiden Bedingungen weitgehend von zwei Loci kontrolliert wurden: PPDH-1 und ELF3. Allelische Varianten an diesen Genen bestimmen, ob Pflanzen unter beiden Bedingungen früh blühen und reifen. In Schlüsselformen von QTL-Regionen waren domestizierte Allele mit später Blüte und Reife in NB und früher Blüte und Reife in SB assoziiert, während wilde Allele mit früher Blüte unter beiden Bedingungen verbunden waren. Wir hypothesieren, dass dies mit der dunkelabhängigen Repression von PPD-H1 durch ELF3 zusammenhängt, die unter NB-Bedingungen möglicherweise ausgeprägter ist. Darüber hinaus leiteten wir durch den Vergleich der Entwicklung unter zwei Photoperioden-Regimen eine Schätzung der Plastizität für die beiden Merkmale ab. Interessanterweise wurde die Plastizität in der Entwicklung weitgehend auf allelische Variation bei ELF3 zurückgeführt. Unsere Ergebnisse haben wichtige Implikationen für unser Verständnis und die Optimierung von Speed-Züchtungsprotokollen, insbesondere für Introgressionszucht und das Design von Zuchtprogrammen zur Unterstützung der Bereitstellung von klimawiderstandsfähigen Kulturen.