Meter土壤水分仪和气象站应用于大豆的耐旱性研究

有限的水资源供应是威胁大豆农业生产力的重大问题，能够导致大豆产量下降40%。由于气候变化，培育具有更高耐旱性的大豆品种迫在眉睫。然而，在田间对大豆耐旱性进行表型分析颇具挑战，主要原因是田间干旱条件在时空上难以预测，这使得人们对控制耐旱性状的遗传机制了解甚少。

佐治亚大学的研究人员Clinton Steketee致力于提高大豆的耐旱性，他采用改进的耐旱性状筛选技术，确定新的耐旱大豆种质，并探究哪些基因组有助于大豆应对水分短缺。

哪些特征至关重要？

Clinton和他的同事们对一个遗传多样性小组展开评估，该小组由来自堪萨斯州和佐治亚州两个不同州的211个大豆品系组成，研究周期超两年，以助力实现研究目标。这211个品系来自30个国家和地区，有的选自年降水量低的地理区域，有的是新开发且具有增强干旱相关性状的大豆品系，还有易受干旱影响的对照品系。研究人员研究了树冠枯萎等特征，部分植物需几天才会枯萎，这能让它们继续保持光合作用能力，为种子生产积累生物质。他们感兴趣的其他性状包括气孔导度、通过热成像获取的冠层温度、相对含水量和碳同位素鉴别。

利用微气候站监测环境条件

Clinton表示，要更便捷、可预测地选择耐旱品系，了解田间环境条件至关重要。他说：“无论进行何种表型分析，都需在真实干旱条件下观察植物的实际表型，这样才能发现耐旱基因，提升育种计划中的抗性。”

团队除了采用METER土壤湿度传感器，还运用METER的微气候气象站，监测两个实地研究地点的水输入情况，确定对干旱相关性状进行表型分析的适合时间段。Steketee称：“我们在种植实验材料的地块旁安装了微环境监测器，这两个地点都利用这些监测器密切关注整个生长季节的天气状况，测量温度、湿度和降水。由于能远程获取数据，我们依据这些信息确定前往田间查看地块的时机。若条件允许，我们希望看到大豆植株之间存在显著差异，尤其是在干旱条件下。通过监测环境条件，我们能回溯天气数据，若某次测量前三周无降雨，便能证明当时确实处于干旱状态。”

目前成果

目前，他们确定了一些表现不错的品系，Steketee说：“我们将数据与堪萨斯州合作者收集的数据进行对比，有几个品系在两个地点都表现良好。希望再积累一些数据，能证实这些植物具有优良的耐旱性状，我们便能从这些品系中挖掘有利性状，并将其融入育种计划。”

未来规划

团队将采用全基因组关联研究方法，确定负责目标耐旱性状的基因组区域。这种方法结合田间实验收集的表型信息，以及大豆全基因组中的DNA标记，判断该标记是否与目标性状相关。若科学家在基因组中找到与所需性状相关的位点，就会开发用于选择的基因组工具，将该性状整合到优良种质中，以提升大豆的耐旱性。