Dissection of physiological processes underlying grain yield in maize by examining genetic improvement and heterosis [Zea mays L.]
2006
Tollenaar, M. | Lee, E.A.
Английский. Maize (Zea mays L.) grain yield in the USA has increased by about 100 kg haE-1 yearE-1 or 2 yearE-1 from the start of large-scale adoption of hybrids by maize growers in the late 1930s until the first decade of the 21st century and about 75 of the yield improvement has been attributed to genetic gain. Yield improvement has been associated with increased stress tolerance and heterosis, but the nature of the enhanced stress tolerance remains elusive and heterosis does not appear to be related to rate of yield improvement per se since the introduction of commercial hybrids. Yield improvement is the result of changes in underlying physiological processes and we have examined the physiological component of processes that are associated with genetic gain and heterosis in maize. Changes in two important processes appear to be involved in both genetic improvement in grain yield and in yield differences between hybrids and their parental inbred lines. First, sustaining leaf photosynthesis during the grain-filling period appears to be a major contributor to increases in dry matter accumulation. Second, increased partitioning to the kernels during the sensitive period of kernel number determination appears to be the major factor in the increase in kernel number. Two processes that have influenced genetic improvement and heterosis differently are maximum leaf area per plant and harvest index. Genetic gain is not associated with a change in harvest index because the increase in kernel number and the increase in dry matter accumulation during the grain-filling period have been proportional, whereas in heterosis the increase in kernel number is much greater relative to increase in dry matter accumulation during the grain-filling period
Показать больше [+] Меньше [-]итальянский. [La resa in granella del mais (Zea mays L.) negli USA è aumentata di circa 100 kg haE-1 annoE-1 o 2 annoE-1 dalla partenza dell'adozione su larga scala degli ibridi da parte dei maiscoltori alla fine degli anni '30 fino alla prima decade del ventunesimo secolo e circa il 75 dell'aumento delle rese è stato attribuito al guadagno genetico. Il miglioramento della resa è stato messo in relazione con l'aumento della tolleranza allo stress e dell'eterosi, ma la natura dell'aumento della tolleranza allo stress resta elusivo e l'eterosi non pare correlata al tasso di miglioramento della resa di per sé dall'introduzione degli ibridi commerciali. Il miglioramento della resa è il risultato del mutamento dei processi fisiologici correlati e noi abbiamo esaminato la componente fisiologica dei processi che sono associati al guadagno genetico e all'eterosi nel mais. I cambiamenti in due processi fisiologici importanti sembrano essere alla base sia del miglioramento genetico della resa in granella, sia delle differenze di resa fra ibridi e linee parentali. Primo, il sostegno della fotosintesi delle foglie nel periodo di riempimento della cariosside risulta un contributo fondamentale agli aumenti di accumulo di sostanza secca. Secondo, l'aumento della ripartizione a favore delle cariossidi nel corso del periodo sensibile di determinazione del numero di cariossidi risulta il fattore più rilevante per l'aumento del numero di cariossidi. Due processi che hanno influenzato in misura diversa l'eterosi e il miglioramento genetico sono l'area fogliare massima per pianta e l'indice di raccolto. Il guadagno genetico non è associato al cambiamento dell'indice di raccolto, in quanto l'aumento del numero di cariossidi e dell'accumulo di sostanza secca nel periodo di riempimento sono stati proporzionali, mentre nell'eterosi l'aumento del numero di cariossidi è molto maggiore rispetto all'aumento dell'accumulo di sostanza secca nel periodo di riempimento della granella.]
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