Une équipe de recherche a développé un cadre pour étudier la plasticité phénotypique, reliant les traits de culture, la génétique et la météo. La méthode prédit des traits de maïs comme le temps de floraison avecprécision, offrant une approche basée sur les données pour la sélection de cultures résilientes au climat.
Comprendre l'influence des facteurs environnementaux et des traits génétiques sur les cultures est crucial pour développer des variétés plus résilientes et productives.
Mais l'interaction complexe entre la météo et les gènes est difficile à démêler, en partie parce que les plantes avec le même génotype peuvent réagir de différentes manières à des conditions variables. Cette dynamique est appelée plasticité phénotypique, et c'est le principal intérêt de la recherche de Jianming Yu, professeur d'agronomie à.
Les éleveurs de cultures ont considéré la plasticité phénotypique trop densément liée pour être un objectif utile pour améliorer les performances, a déclaré Yu. Une nouvelle étude de son équipe de recherche et des collaborateurs vise à accroître l'accent mis sur la plasticité en montrant une approche systématique pour essuyer les informations à partir des données qui relie les traits de culture, la génétique et les conditions météorologiques.
Construire un cadre pour la plasticité phénotypique
«Nous avons construit un cadre quantitatif pour les éleveurs et les généticiens pour comprendre la plasticité et étudier tous les aspects pertinents en même temps», a déclaré Yu, la chaise distinguée pionnière de l'élevage de maïs et directeur du Raymond F. Baker Center for Plant Breeding.
Les résultats de l'équipe de Yu, décrits dans un article récent dansRecherche du génome, tire parti des recherches antérieures basées sur un large ensemble de plantes de maïs qui ont été bien étudiées au cours des deux dernières décennies. La population de cartographie de l'association imbriquée du maïs comprend 5 000 lignes de maïs cultivées à 11 emplacements, et les données sur les traits génétiques et physiques sur les plantes sont largement utilisées par les chercheurs. Une équipe dirigée par Matthew Hufford de l'Iowa State, professeur d'écologie, d'évolution et de biologie de l'organisme, a publié.
La nouvelle recherche dirigée par YU intègre la génomique fondatrice avec les observations de traits et les données météorologiques historiques, recherchant plus de 20 millions de marqueurs génétiques pour la base de 19 caractéristiques de la plante de maïs dans des conditions environnementales variables tout au long du cycle de développement du maïs.
"Il est étonnant de pouvoir identifier le facteur environnemental primaire au stade de croissance critique façonnant le modèle de réponse plastique de la population de maïs et de se connecter avec les variantes génétiques à l'échelle du génome", a-t-il déclaré.
L'objectif à long terme est de guider les efforts de reproduction, ce qui facilite la prévision de développer le maïs qui a des rendements plus élevés ou une plus grande capacité à résister à des conditions extrêmes. Une analyse statistique que les chercheurs ont décrite dans leur article, par exemple, ont utilisé les données pour prédire le temps de floraison des génotypes non testés cultivés dans des environnements non testés plus de 90% du temps. Les prédictions de l'architecture des plantes et des traits de composants de rendement n'étaient pas aussi précises dans les génotypes et les environnements non testés, bien que certains traits individuels dans les deux catégories aient dépassé 50%.
Implications pour les cultures résilientes au climat
L'amorçage de nouvelles améliorations du maïs et d'autres cultures sera de plus en plus importante à mesure que les climats changent, et les progrès de reproduction qui prennent des approches de grande image - de grands ensembles de données incorporant des paramètres réels - tiennent le plus de promesses, a déclaré Yu.
"Nous pensons que la plupart du temps, lorsque les gens font des études sur les détails en utilisant la haute technologie, ils ne recherchent qu'un petit sous-ensemble du matériel", a-t-il déclaré. «Pour résoudre de gros problèmes, vous avez besoin de la complexité des conditions naturelles sur le terrain. C'est là que nous obtiendrons notre production.»
L'équipe de Yu a partagé ses résultats respectés sur MaizeGDB, un site Web accessible au public pour le maïs génomique, afin que d'autres chercheurs puissent s'appuyer sur le travail. Yu espère que leurs techniques d'assemblage et d'analyse des données qui met en lumière la plasticité phénotypique seront utilisées par des scientifiques qui travaillent avec d'autres plantes. Les grandes sociétés de reproduction sont également intéressées par l'approche, a-t-il déclaré.
"C'est plus la méthode que les résultats spécifiques. C'est un moyen intéressant et précieux de regarder les données", a-t-il déclaré.
Référence: «Identification complète des déterminants génomiques et environnementaux de la plasticité phénotypique dans le maïs» par Laura E. Tibbs-Cortes, Tingting Guo, Carson M. Andorf, Xianran Li et Jianming Yu, 6 août 2024,Recherche du génome.
Deux: 10.1101 / Gr.279027.124
La recherche a été soutenue par le Département américain de l'agriculture, la National Science Foundation et l'Institut des sciences des plantes de l'Iowa State University et le Raymond F. Baker Center for Plant Breeding.
Ne manquez jamais une percée:
Partager.
