Флаговый лист появляется последним, указывая на переход от выращивания сельскохозяйственных культур к производству зерна. Фотосинтез в этом листе обеспечивает большую часть углеводов, необходимых для наполнения зерна, поэтому он является наиболее важным листом для потенциальной урожайности. Команда из Университета Иллинойса и Международного научно-исследовательского института риса (IRRI) обнаружила, что некоторые флаговые листья разных сортов риса преобразуют свет и углекислый газ в углеводы лучше, чем другие. Это открытие потенциально может открыть новые возможности для селекции более урожайных сортов риса.
Это исследование, опубликованное в Journal of Experimental Botany, исследует индукцию флаговых листьев — процесс, через который лист проходит, чтобы снова «запустить» фотосинтез после перехода от слабого к яркому освещению. Это важно, потому что ветер, облака и движение солнца по небу вызывают частые колебания уровня освещенности. То, насколько быстро фотосинтез адаптируется к этим изменениям, имеет большое влияние на продуктивность.
Впервые исследователи выявили значительные различия между сортами риса в способности флаговых листьев приспосабливаться к колебаниям света. Они также показали, что способность приспосабливаться различается у флаговых листьев и листьев, сформировавшихся до цветения. Шесть разновидностей риса, выбранных для отражения широты генетической изменчивости в разнообразной коллекции, насчитывающей более 3000, были проанализированы в качестве первого шага в установлении наличия вариаций в способности справляться с колебаниями света.
В этом исследовании они обнаружили флаговый лист одного сорта риса, который начал фотосинтез почти в два раза (185%) быстрее самого медленного. Еще один успешный флаговый лист зафиксировал на 152% больше сахара. Они также обнаружили большие различия (77%) в том, сколько воды листья флага обменивают на углекислый газ, который питает фотосинтез. Кроме того, они обнаружили, что эффективность водопользования в листьях флага коррелировала с эффективностью водопользования на ранних этапах развития этих сортов риса, предполагая, что эффективность водопользования в динамических условиях может быть проверена на более молодых стадиях развития риса.
«Более того, мы не обнаружили корреляции между флаговым листом и другими листьями на растении, за исключением эффективности использования воды, которая указывает на то, что оба вида листьев, возможно, необходимо оптимизировать для индукции», — сказал Стивен Лонг, Ikenberry Endowed из Иллинойса. Кафедра растениеводства и биологии растений университета. «Хотя это означает больше работы для растениеводов и селекционеров, это также означает больше возможностей для улучшения фотосинтетической эффективности растений и использования воды. Улучшение водопользования приобретает все большее значение, поскольку на сельское хозяйство уже приходится более 70% потребления воды человеком, а рис это, пожалуй, самая большая часть этого».
Подтверждая свое предыдущее исследование, проведенное в New Phytologist, они не обнаружили корреляции между данными, собранными в колеблющихся и стационарных условиях, когда растения риса подвергались постоянному воздействию высокого уровня света. Этот вывод способствует растущему консенсусу в отношении того, что исследователям следует отказаться от исследований, зависящих от измерений в стационарном состоянии.
«Мы понимаем, что наши эксперименты должны более точно отражать реальность, которую эти растения испытывают в полевых условиях», — сказала первый автор Лиана Асеведо-Сиака, научный сотрудник из Иллинойса. «Нам необходимо сосредоточить наши усилия на сохранении динамических условий, чтобы мы могли улучшать урожай, чтобы они были продуктивными в реальных условиях, а не в лабораториях».
