Dalam Jurnal Ini Peneliti Melakukan Proyek Pemuliaan Tanaman Padi Dengan Pesilangan Backcross Skala Besar Untuk Meningkatkan Toleransi Kekeringan Pada Padi.docx

Dalam jurnal ini peneliti melakukan proyek pemuliaan tanaman padi dengan pesilangan backcross skala besar untuk meningkatkan toleransi kekeringan pada padi. Lebih dari 160 kultivar donor dari 25 negara dengan berbagai variasi genetik digunakan dalam proyek ini. Kultivar ini dievaluasi dalam percobaan lapangan di Filipina untuk menilai respons mereka dalam hal tinggi tanaman, tanggal tajuk, dan hasil. Percobaan dilakukan pada daerah dataran tinggi dan dataran rendah. 325 populasi massal BC2F2, yang dikembangkan dengan persilangan backcross dari tiga tetua ditanam dan diseleksi pada dataran rendah atau dataran tinggi. Tingkat kekeringan dikelola untuk menyeleksi semua tetua sehingga didapatkan hasil yang terbaik sebagai varietas toleran. Tetua yang dievaluasi dalam penelitian ini menunjukkan variasi hasil yang berbeda dalam menanggapi cekaman kekeringan. Hasil percobaan stress kekeringan menghasilkan dari kemampuan adaptasi umum dari jalur yang diuji ke lingkungan musim kemarau lokal sehingga dapat terlihat respons terhadap kekeringan. Hasil penelitian menunjukkan dalam pemuliaan tanaman secara backcross dan digabungkan dengan seleksi langsung dalam perlakuan cekaman kekeringan dap menjadi cara yang efektif untuk meningkatkan toleransi kekeringan pada padi.

Misalnya dua jelas tanggapan yang berlawanan dari tanggal tajuk kekeringan adalah diamati. Dalam beberapa kultivar, pos secara signifikan dipercepat oleh kekeringan. Ini mungkin memungkinkan kultivar tersebut untuk melengkapi proses sensitif penyerbukan dan perkembangan embrio (Ekanayake et al., 1990) sebelumnya stres menjadi terlalu parah. Strategi sebaliknya adalah diamati pada kultivar lain, yang memiliki penundaan signifikan jatuh tempo dengan kekeringan. Heading delay adalah hal biasa respon kekeringan diamati pada beras (Lilley dan Fukai, 1994), yang diharapkan memberi manfaat pada mereka lingkungan di mana stres bersifat sementara, jika pengembangan dan resume berbunga setelah stres lega. Salah satu dari tanggapan ini dapat memberi keuntungan, tergantung pada lingkungan stres. Pengamatan ini konsisten dengan

laporan interaksi signifikan antara hasil kultivar dan karakteristik lingkungan kekeringan (Wade et al., 1999). Dalam penelitian lain, dasar biologis dari sukses dalam skenario kekeringan tertentu adalah pencocokan air tanaman digunakan untuk waktu pasokan air, dan jenis tanaman optimal berbeda di lingkungan stres (Pantuwan et al., 2002). Kekeringan jelas bukan tunggal, stres homogen, dan jenis kekeringan, dalam hal waktu dan tingkat keparahan, harus secara eksplisit didefinisikan dalam program pemuliaan. Tingkat kekeringan dan waktu yang digunakan dalam a pembibitan stres akan diharapkan untuk mengidentifikasi garis dengan sifat menguntungkan tertentu yang mungkin tidak berharga di skenario kekeringan lainnya.

Kegiatan pemuliaan lintas silang dijelaskan di sini memungkinkan identifikasi 4669 garis introgres (IL) dari 362 populasi SM (Tabel 2). Kami menemukan yang tinggi frekuensi keturunan BC menunjukkan transgresif yang jelas kinerja untuk hasil dalam tekanan seleksi yang berat pembibitan di atas garis induk di sebagian besar populasi, terlepas dari kinerja donor (Tabel 3–6). Ini menunjukkan toleransi kekeringan genetik yang substansial dalam donor. Selain itu, keragaman ini tampaknya 'tersembunyi' di para donor, karena sebagian besar donor yang dihasilkan berhasil keturunan tidak dapat dianggap berbasis toleran kekeringan baik pada kemampuan menghasilkan di petak kecil di bawah tekanan kekeringan yang dikelola di musim kemarau atau pada karakteristik

lingkungan tempat mereka dibudidayakan. Hasil penelitian menunjukkan dalam pemuliaan tanaman secara backcross dan digabungkan dengan seleksi langsung dalam perlakuan cekaman kekeringan dap menjadi cara yang efektif untuk meningkatkan toleransi kekeringan pada padi. Waktu stres relatif terhadap tahap berbunga sensitif memiliki efek luar biasa pada pengurangan hasil yang disebabkan oleh a acara kekeringan (Cruz dan O'Toole, 1984; Garrity dan O'Toole, 1994; O'Toole, 1982). Judul waktu dalam beras adalah dikendalikan oleh sistem genetik yang kompleks yang berinteraksi dengan faktor lingkungan, seperti penyinaran, suhu, dan kesuburan tanah (Li et al., 2003). Ini membuatnya sulit menciptakan kondisi stres yang seragam untuk populasi pemuliaan yang memisahkan untuk waktu tajuk, dan menjelaskan sebagian mengapa hasil gabah seringkali tidak dikaitkan dengan sifat-sifat itu diperkirakan akan mempengaruhi respons kekeringan, seperti yang terjadi untuk kadar air relatif daun dan konduktansi stomatal di Indonesia evaluasi kami terhadap kultivar orang tua. Dibandingkan dengan normal memisahkan populasi pemuliaan tanaman F2, populasi BC memiliki latar belakang genetik yang jauh lebih seragam dan kurang terpengaruh oleh 'noise' genetik dari pemisahan nontarget bersama ciri-ciri, seperti waktu tajuk dan ukuran tanaman. Begitulah mungkin untuk menerapkan stres berat yang seragam pada saat kritis tahap pengembangan dan untuk memilih tanaman unggul berbasis

langsung pada set benih dibandingkan dengan yang ditaburkan orang tua berulang di baris yang berdekatan. Dalam penilaian awal BC2F4 garis yang dipilih di bawah tekanan dataran rendah, bagaimanapun, kami memang mencatat bahwa beberapa baris awal dipilih. Ini yang diharapkan karena pengobatan stres terminal diberlakukan dan beberapa variasi dalam kematangan tetap pada populasi BC2. Dalam pilihan dataran tinggi, pengobatan kekeringan tidak diharapkan mendukung ketelitian, tetapi hubungan antara ketelitian dan toleransi kekeringan yang lebih besar diamati di dataran tinggi evaluasi donor, dan ini telah dilaporkan di lainnya studi juga (Lafitte dan Courtois, 2002). Di ladang dataran tinggi, telinga tidak dapat dibedakan dari berkurangnya bunga keterlambatan, yang dengan sendirinya dapat berfungsi sebagai indikator kekeringan toleransi. Oleh karena itu, tidak dapat dihindari bahwa keduanya merupakan dataran rendah layar dengan tegangan terminal dan layar datar dengan stres berkelanjutan akan menghasilkan identifikasi beberapa garis yang lebih awal tetapi tidak terlalu toleran terhadap kekeringan. Ini juga memberikan penjelasan mengapa relatif lebih sedikit keturunan Teqing BC toleran kekeringan dipilih dalam stres dataran rendah pada musim kemarau 2002 (Tabel 3) —lebih lanjut heading Teqing berarti bahwa garis-garis ini berada di bawah yang lebih besar

stres saat berbunga daripada IR64 atau NPT. Namun, hasil kami menunjukkan bahwa stres berat yang mengurangi hasil sebagian besar tanaman sebesar 75-100% jelas membedakan individu yang lebih unggul dari orangtua berulang yang berdekatan variasi latar belakang lingkungan. Satu kelemahan potensial untuk pendekatan ini adalah bahwa tingkat stres diperlukan memaparkan variasi genetik dalam, layar tanaman tunggal tanpa replikasi mungkin sangat parah. Selain itu, tautan antara kinerja di bawah kekeringan yang dikelola di layar musim kemarau dan hasil di bawah kekeringan alami dalam pertumbuhan reguler musim belum ditetapkan dengan jelas. Evaluasi lebih lanjut dari jalur yang dipilih sedang dilakukan untuk membangun keuntungan yang dihasilkan dari seleksi. Pergeseran lain yang terjadi pada beberapa pabrik terpilih adalah menuju ketinggian yang lebih tinggi, karena para donor termasuk tinggi dan jenis semi-kerdil. Hubungan antara tinggi tanaman dan toleransi kekeringan telah diperdebatkan selama beberapa waktu, dan sangat relevan dalam penelitian ini karena kehadiran gen semi-katai, sd1, di ketiganya orang tua berulang. Gen sd1, yang mempengaruhi giberelik sintesis asam (Ashikari et al., 2002), dilaporkan memiliki efek pleiotropik pada sifat yang berhubungan dengan hasil, seperti ukuran sink (Murai et al., 2002). Selain itu, kebiasaan semi-dwarf adalah

sering dikaitkan dengan karakteristik anakan tinggi dan rooting dangkal, baik karena efek pleiotropic atau gen terkait erat dengan sd1. Meskipun demikian, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa, sementara sebagian besar varietas yang berakar dalam adalah tinggi, beberapa varietas pendek dengan akar yang dalam bisa diidentifikasi (Yoshida et al., 1982). Dalam beberapa penelitian root mendalam dalam persilangan di mana satu orang tua membawa sd1, QTL untuk tinggi tanaman dan kedalaman akar co-localized (Yadav et al., 1997), tetapi pada yang lain kedua sifat ini tidak tampak ditautkan (Price et al., 2002b). Seperti dalam hal jatuh tempo, lingkungan penyaringan tidak dapat membedakan antara tanaman yang tinggi karena mereka mengakses air pada kedalaman, dan dengan demikian pertumbuhan ekspansif mereka tidak terlalu terpengaruh oleh air defisit, atau tanaman yang secara inheren tinggi. Mungkin efek pleiotropik dari SD1 pada kedalaman akar dan hasil lainnya yang terkait sifat-sifat dan dasar genetik yang mendasarinya hubungan antara tinggi dan kedalaman akar adalah penting pertanyaan yang harus diselesaikan..

Protokol penyaringan stres dataran rendah dan dataran tinggi yang diterapkan dalam penelitian ini diharapkan memiliki perbedaan yang sangat besar efek pada pemisahan populasi SM dan sifat-sifat itu

memberikan keuntungan. Di terminal stres dataran rendah, melanjutkan pengembangan menuju serbuk sari yang sukses dan berbunga pembentukan dan pembuahan, fotosintesis lanjutan, dan mobilisasi cadangan tersimpan yang efektif sangat penting. Di sistem aerobik dengan stres kronis, penekanannya aktif melanjutkan pertumbuhan ekspansif untuk pengembangan luas daun dan pertumbuhan akar menjadi tanah lembab, degenerasi terbatas spikelet potensial, dan fotosintesis lanjutan. Tiga set besar garis-garis introgressi terpilih yang dipilih kekeringan dalam penelitian ini memiliki dua karakteristik unik. Pertama garis saudara dalam satu set ILS berada di elit yang sama tetapi latar belakang genetik masing-masing memiliki beberapa introgressed segmen genomik dari donor yang dikenal. Ini akan menjadi berharga untuk studi genetik untuk mengidentifikasi efek spesifik introgressions pada kinerja di bawah kekeringan dan lainnya stres. Kedua, tiga set ILS bersama-sama mengandung a berbagai jenis dan gen toleran kekeringan dari 122 donor dari beragam asal. Peningkatan kekeringan lebih lanjut toleransi dengan sifat / gen piramida melalui persilangan ILS yang menjanjikan sedang dalam proses. ILS ini menyediakan a seperangkat stok genetik luas genome unik untuk skala besar penemuan gen / alel dan penelitian genom fungsional toleransi kekeringan dalam beras.