Ученые создали протокол для селекции сои на лучшую азотфиксацию
Селекция на азотфиксацию традиционной сои становится особенно важной с ростом расходов на синтетические удобрения и распространением органического производства, где агрохимические ресурсы не используются вообще.
Новости селекции традиционной сои рассказывает коллектив авторов (Йоханн Воллманн, Вук Джорджевич, Пабло Ришбек, Мартин Пахнер, Ахмад М. Маншади в статье, опубликованной на портале www.legumehub.eu.
«Биологическая азотфиксация, опосредованная симбиозом с ризобиальными бактериями, является уникальной особенностью бобовых культур. В условиях органического земледелия является основным источником азота в севооборотах. Таким образом, азотфиксация зернобобовых культур оказывает существенное влияние на урожайность, качество урожая и азотный баланс севооборотов. Однако прямое измерение скорости азотфиксации является трудоемким и технически сложным, - пишут авторы. - В селекции сои желательна направленность на повышенную фиксацию азота для улучшения содержания белка в семенах генотипов и баланса азота в системах возделывания культур. Но отсутствие высокопроизводительных методов скрининга для прямого измерения скорости фиксации N2 препятствует практическим усилиям по разведению.
Поэтому, измерение гиперспектральной отражательной способности растительного покрова в качестве полевого метода фенотипирования оценивали в трех средах для косвенной оценки фиксации азота и поглощения азота почвой в наборе раннеспелых генотипов сои, демонстрирующих широкий диапазон содержания белка в семенах.
Спектры отражения собирали при повторных измерениях на стадиях цветения и раннего налива семян. Впоследствии были рассчитаны различные индексы спектрального отражения (SRI) для характеристики накопления азота отдельными генотипами.
Кроме того, модели прогнозирования содержания белка в семенах как целевого признака в конце сезона были разработаны с использованием полной спектральной информации в моделях частичной регрессии наименьших квадратов (PLSR). Ряд связанных с азотом SRI, рассчитанных по данным спектральной отражательной способности, зарегистрированным в начале стадии наполнения семян, в значительной степени коррелировали с содержанием белка в семенах.
Среды с более низким исходным содержанием минерального азота в почве оказались более благоприятными местами отбора с точки зрения точности прогноза, потому что фиксация азота не маскируется поглощением азота почвой в таких средах.
Данные гиперспектральной отражательной способности оказались ценным методом для определения генетической изменчивости в накоплении азота сельскохозяйственными культурами, который может быть реализован в высокопроизводительных протоколах скрининга на фиксацию азота в программах селекции растений.
Отметим, что в целом, концентрация белка в семенах сои сегодня находится в диапазоне 40-42% в зависимости от генотипа, условий окружающей среды и управления выращиванием.
Однако, поскольку симбиотическая фиксация N играет ключевую роль как в формировании урожая, так и в качестве семян сои, вариации содержания белка в семенах могут происходить в гораздо более широком диапазоне из-за генотипа сои и действия ризобиальных инокулянтов. Это относится и к ряду наших экспериментов, которые показали колебания содержания белка в семенах сои от 290 до 490 г/кг».