Сравнение оптических различий между диким и домашним рисом

Миллионы людей в Азии зависят от риса как источника пищи. Считается, что его приручили с 6000 г. до н.э., рис является важным источником калорий во всем мире. В новом исследовании, проведенном в рамках проекта RIPE, исследователи сравнили одомашненный рис с его дикими аналогами, чтобы понять различия в их фотосинтетических способностях. Результаты могут помочь повысить урожайность риса в будущем.

Дикие сорта риса Орыза руфипогон и Орыза нивара обычно травянистые и длиннее культивируемого риса Орыза сатива. Хотя эти свойства полезны в дикой природе, поскольку они могут перехитрить конкурентов, они неблагоприятны в сельскохозяйственной среде и могут привести к снижению урожайности. В результате одомашнивания и селекции многие сорта риса были выбраны так, чтобы они были короткими, с прямостоячими листьями, которые имеют крутые углы, что позволяет лучше распределять свет через растительный покров. Несмотря на эти улучшения, распределение неравномерно и зависит от изменений ветра и облачности.

«Раньше исследователи фокусировались в первую очередь на фотосинтезе при постоянном ярком освещении. Однако, когда вы находитесь в поле, растения всегда находятся в динамических условиях, а листья редко находятся в постоянном освещении из-за облаков, листья наверху движутся в ветер. Прерывистое затенение «вызвано движением солнца», — сказала Лиана Асеведо-Сиака, первый автор статьи, которая была аспирантом в лаборатории Лонга, когда эта работа была сделана. «Кроме того, у других исследователей есть только рассмотрели одомашненный рис в контексте фотоиндукции. Мы хотели сравнить его с их предками, чтобы увидеть, что изменилось со временем ».

Когда световая среда меняется от тени к солнцу и полудню, в листьях происходит много фотоэлектрических изменений. Во время перехода от слабого к яркому свету листья начинают поглощать больше углекислого газа для фотосинтеза — процесса, называемого фотоиндукцией. В поле этот процесс происходит несколько раз в день, и, поскольку модуляция фотосинтеза происходит не сразу, это снижает эффективность фотосинтеза в течение дня и вегетационного периода. И наоборот, при переключении с яркого на слабое освещение устьицаКрошечные отверстия в листьях, через которые проходят углекислый газ, водяной пар и кислород, могут закрываться очень медленно, вызывая ненужное потеря воды.

Чтобы сравнить поглощение углекислого газа и потерю жидкости изо рта между диким рисом и O. sativa, Асеведо-Сиака выращивал растения на нефтеперерабатывающем заводе, в теплице с открытыми стенами, в Международном научно-исследовательском институте риса на Филиппинах. Используя инфракрасный газоанализатор, я смог контролировать уровень освещенности, чтобы имитировать некоторые колебания света, наблюдаемые в естественных пологах сельскохозяйственных культур, и измерить количество углекислого газа.₂ Об этом пишет газета.

«Мы увидели, что, хотя фотоиндукция была намного быстрее у диких видов риса, одомашненные виды намного быстрее закрывали устьица, что приводило к меньшей потере воды», — сказал Асеведо-Сиака. «Возможно, что, поскольку O. rufipogon и O. nivara растут в более разнообразных экосистемах, может возникнуть большая конкуренция за свет и, следовательно, больший стимул быстро реагировать на изменения окружающей среды».

«Мы обнаружили различия в Фотосинтез Колеблющийся свет не отражался в условиях постоянного высокого освещения, которые использовались в большинстве предыдущих исследований. Хотя размер исследования был небольшим, мы надеемся, что наши результаты указывают на более серьезные тенденции », — сказал Асеведо-Сиака. Характеристика фотоиндуцированных растений на разных уровнях кроны поможет в будущих исследованиях, потому что теоретически большее количество листьев акклиматизируется к условиям низкой освещенности иначе, чем листьям в условиях высокой освещенности. «

«Нам было интересно узнать, улучшило ли непреднамеренное одомашнивание риса его фотосинтетическую эффективность. В качестве альтернативы, если процесс селекции пагубно сказывается на определенных характеристиках, возможно, мы можем вернуться к дикий рис «И привнесение этих свойств в одомашненный рис», — сказал Стивен Лонг (BSD / CABBI / GEGC), заведующий кафедрой растениеводства и биологии растений Икенберри Эндауедского университета. Мы также делаем аналогичную работу с другими культурами, такими как вигновый горох и соя. «

Исследование «Динамика фотоиндукции и релаксации в пологе риса и двух диких сородичей» было опубликовано в Продовольствие, энергия и безопасность.

Представлено Институтом геномной биологии Иллинойского университета.