Migliorare la tolleranza alla siccità della soia

Improving drought tolerance in soybean

La limitata disponibilità di acqua è un problema significativo che minaccia la produttività agricola della soia, riducendo le rese fino al 40%.

A causa dei cambiamenti climatici, sono necessarie varietà con una migliore tolleranza alla siccità, ma la fenotipizzazione della tolleranza alla siccità in campo è difficile, soprattutto perché le condizioni di siccità in campo sono imprevedibili sia a livello spaziale che temporale. Questo ha portato a una scarsa conoscenza dei meccanismi genetici che regolano i tratti di tolleranza alla siccità. Il ricercatore Clinton Steketee dell'Università della Georgia sta cercando di migliorare la tolleranza alla siccità della soia utilizzando tecniche di screening migliorate per i tratti di tolleranza alla siccità, identificando nuovo germoplasma di soia tollerante alla siccità e chiarendo quali regioni genomiche sono responsabili dei tratti che aiutano la soia a far fronte al deficit idrico.

QUALI TRATTI SONO IMPORTANTI?

Clinton e i suoi colleghi stanno valutando un gruppo geneticamente diverso di 211 linee di soia in due stati diversi, Kansas e Georgia, per oltre due anni, per aiutarlo a raggiungere i suoi obiettivi di ricerca. Queste 211 linee provengono da 30 Paesi e sono state selezionate da aree geografiche con scarse precipitazioni annuali e da linee di soia di recente sviluppo con caratteristiche potenziate legate alla siccità, insieme a controlli sensibili alla siccità. Alcune piante impiegheranno qualche giorno in più per appassire, consentendo a queste piante di continuare la loro capacità fotosintetica per produrre biomassa per la produzione di semi. Altri tratti che è interessato a valutare sono la conduttanza stomatica, la temperatura della chioma con la termografia, il contenuto idrico relativo e la discriminazione degli isotopi del carbonio.

soybeans in hands

UTILIZZO DI STAZIONI MICROCLIMATICHE PER IL MONITORAGGIO DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI

Secondo Clinton, per rendere più facile e prevedibile la selezione di linee tolleranti alla siccità, è fondamentale la conoscenza delle condizioni ambientali del campo. Può essere fenotipizzato quanto si vuole, ma è necessario osservare il vero fenotipo della pianta in condizioni reali di siccità, in modo da poter scoprire i geni per la tolleranza alla siccità e migliorare la resistenza in un programma di selezione".

Oltre ai sensori di umidità del suolo METER, il team ha utilizzato le stazioni meteorologiche microclimatiche METER per monitorare gli apporti idrici nei due siti di ricerca sul campo e determinare i periodi ideali per la fenotipizzazione dei tratti legati alla siccità. Steketee dice: "Abbiamo messo dei monitor microambientali nel campo vicino a dove stavamo coltivando i nostri materiali sperimentali. Entrambe le sedi utilizzano questi monitor per tenere d'occhio le condizioni meteorologiche durante la stagione di crescita, misurando temperatura, umidità e precipitazioni. Poiché potevamo accedere ai dati da remoto, abbiamo usato queste informazioni per determinare quando era il momento di andare sul campo e osservare le parcelle. Volevamo vedere, se possibile, grandi differenze tra le piante di soia, soprattutto in condizioni di siccità. Monitorando le condizioni, abbiamo potuto risalire ai dati meteorologici per dimostrare che non c'è stata pioggia per tre settimane prima di effettuare questa misurazione, dimostrando che stavamo effettivamente vivendo condizioni di siccità".

RISULTATI FINORA

Sebbene il 2015 non sia stato un anno eccezionale per la siccità in Georgia, Clinton afferma che c'è stato un periodo a fine luglio in cui è stato possibile misurare l'appassimento della chioma e sono state identificate alcune linee che si sono comportate bene. Abbiamo confrontato i nostri dati con quelli raccolti dal nostro collaboratore in Kansas e ci sono alcune linee che si sono comportate bene in entrambe le località. Speriamo che un altro anno di dati confermi che queste piante hanno caratteristiche vantaggiose di tolleranza alla siccità e che saremo in grado di sondare le caratteristiche vantaggiose di queste linee e di integrarle nel nostro programma di riproduzione".

PIANI FUTURI

Il team utilizzerà il cosiddetto approccio dello studio di associazione a livello di genoma per identificare le regioni genomiche responsabili dei tratti di tolleranza alla siccità di interesse. Questo approccio utilizza le informazioni fenotipiche raccolte dagli esperimenti sul campo insieme ai marcatori del DNA presenti nel genoma della soia per verificare se quel marcatore è associato al tratto di interesse. Se gli scienziati trovano il punto del genoma associato al tratto desiderato, svilupperanno strumenti genomici da usare per la selezione, integreranno il tratto nel germoplasma d'élite e miglioreranno la tolleranza alla siccità della soia.

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