Our results suggest that deep rooti

Our results suggest that deep rooting caused by the functional
allele of DRO1 improves grain yield in a paddy field by enhancing
the higher 1000-kernel weight and percentage of ripened grains.
DRO1 predominantly influences root growth angle rather than other
root morphological traits such as root length and number 21.
Physiological and yield traits improved in the Dro1-NIL should be
attributable to change of vertical root distribution by DRO1, although
we have to elucidate relationships between higher nitrogen uptake
and cytokinin fluxes by DRO1 and grain yield in the Dro1-NIL.
Previous studies have reported QTLs associated with photosynthesis
and grain yield near the DRO1 region on chromosome 936,37. Multiple
QTLs for net photosynthesis rate were found around SSR marker
RM410 at flowering and grain filling under both drought and wellwatered
field conditions 36. Dixit et al.37 detected promising QTL,
qDTY9.1B, for grain yield under paddy fields with drought stress in
the interval between SSR markers RM24350 (15.4 Mb) to RM24390
(15.9 Mb), whereas this QTL did not show positive effect on grain
yield under non-drought conditions. They supposed that qDTY9.1B
was due to pleiotropic effect of DRO1. The IR64 allele of DRO1 was
identified in several IR64 progenies showing shallow rooting but not
in the ancestors of IR6421. Introducing the Kinandang Patong allele
of DRO1 into these modern varieties might be improved their grain
yield in the paddy fields, although potential effects of DRO1 on grain
yield in other genetic backgrounds remain to be clarified. Thus,
further analysis using the other genetic backgrounds will be needed
to understand relationship between deep rooting by DRO1 and its
pleiotropic effect.
In the developing countries lacking agricultural infrastructure,
farmers may not be able to use sufficient amounts of nitrogen fertilizers
in paddy fields. DRO1 may be useful in these areas because
nitrogen uptake from the lower soil layer due to deep rooting would
contribute to increasing grain yield. However, these effects by DRO1
would depend on the soil fertility and the method of fertilizer
application in each paddy field. Multi-location trials for the Dro1-
NIL will be needed to conclude whether deep rooting byDRO1 shows
universally effective for grain yield in the paddy fields because our
results were obtained from the one location with relatively small plot
size.
Methods
Materials and plant cultivation. IR64 and Dro1-NIL were cultivated in a paddy field
at the NICS in Tsukubamirai (lat 36u029N, long 140u049E), Ibaraki, Japan, in 2010
and 2011. Dro1-NIL was developed from a cross between IR64 and Kinandang
Patong (as a donor of the functional allele of DRO1) by repeated backcrossing with
IR64 and marker-assisted selection to eliminate non-target DRO1 regions 21. The
Dro1-NIL had only homozygous for the Kinandang Patong allele between 15.9 Mb
(SSR marker RM24386) to 18.8 Mb (SSR marker RM242) on chromosome 9,
indicating that more than 99% of genome in the Dro1-NIL was derived from IR64.
Plants were grown at a density of 22.2 hills (15 cm 3 30 cm) per m2
, with one plant
per hill. Germinated seeds were sown in nursery boxes in April and grown in a vinyl
shelter. In May, when the fourth leaves were expanding, seedlings were transplanted
into an irrigated paddy field after puddling. The experimental plants were laid out in a
split-plot arrangement with or without chemical fertilizer, with three replications
(9 m2 in 2010 and 28 m2 in 2011 for each replicate, with fertilizer treatment as the
main plot and line as the sub-plot). For the fertilizer plot, chemical fertilizers were
applied as a basal dressing at 9 g m22 each of P2O5 and K2O, and 12 g m22 N (6 g
LP40 and 6 g LP100); LP40 and LP100 are controlled release fertilizers releasing 80%
of the total nitrogen content at a uniform rate up to 40 and 100 days after application,
respectively, at 20–30uC. The soil type was the Gleyic Fluvisols, and the soil contained
5.0 mg 100 g21 available nitrogen in the upper layer (0–10 cm) and 4.4 mg 100 g21 in
the lower layer (10–20 cm), as determined by hot water extraction. The plow layer
was approximately 20 cm from the soil surface, and the lower layer formed a plow
pan, which was approximately 10 cm thick. Daily mean, maximum and minimum air
temperatures during growth period were 23.4uC, 30.4uC and 13.3uC in 2010, and
23.0uC, 29.7uC and 13.6uC in 2011, respectively. The heading dates (defined as the
dates when 50% of plants were at heading) of both lines were August 16, 2010 and
August 15, 2011 with fertilization, and August 14, 2010 and August 13, 2011 without
fertilization. Plants were harvested on September 26, 2010 and on September 25,
2011.
Measurements of root length density. To evaluate root length density of rice plants
in paddy field, we used core sampler method, because the core sampler can minimize
destruction of the soil structure of paddy field compared to other methods such as
monolith sampler. Four hills with the normal number of panicles were collected from
each replicate at 20 days after heading in 2010 and 2011. A soil core (50 mm in
diameter and approximately 200 mm in depth from the soil surface to the plow pan)
was collected from position between the rows by using a core sampler (DIK-110C,
Daiki Rika Kogyo Co., Saitama, Japan). The soil cores were divided into three
segments corresponding to the upper (0–5 cm), middle (5–10 cm) and lower (10–
20 cm) layers. The segments were washed carefully to separate roots from soil. The
root length was determined by using a root scanner (WinRHIZO, Regent
Instruments, Inc., Quebec, Canada). The root length density in each segment was
calculated as root length divided by volume of each segment.
Measurements of yield, yield components and plant dry weight. Plants were
harvested from an area of 1.1 m2 in 2010 and 2.6 m2 in 2011 for each replicate. Fully

Kết quả (Việt) 1:

Kết quả chúng tôi đề nghị rằng rễ sâu gây ra bởi các chức năngallele của DRO1 cải thiện sản lượng ngũ cốc trong một ruộng bằng cách tăng cườngtrọng lượng hơn 1000-hạt nhân và tỷ lệ phần trăm của hạt chín.DRO1 chủ yếu ảnh hưởng đến gốc tăng trưởng góc chứ không phải là khácnhững đặc điểm hình Thái gốc chẳng hạn như chiều dài gốc và số 21.Đặc điểm sinh lý và năng suất được cải thiện trong Dro1-NIL nênnhờ vào thay đổi thẳng đứng gốc phân phối bởi DRO1, mặc dùchúng ta phải làm sáng tỏ các mối quan hệ giữa cao nitơ hấp thuvà cytokinin chất bởi DRO1 và hạt mang lại trong Dro1-NIL.Nghiên cứu trước đây đã báo cáo QTLs liên kết với quá trình quang hợpvà sản lượng ngũ cốc gần vùng DRO1 trên nhiễm sắc thể 936,37. NhiềuQTLs cho tỷ lệ net quang hợp đã được tìm thấy xung quanh thành phố SSR đánh dấuRM410 thực vật có hoa và hạt điền dưới hạn hán và wellwateredlĩnh vực các điều kiện 36. Dixit et al.37 phát hiện QTL đầy hứa hẹn,qDTY9.1B, cho sản lượng ngũ cốc dưới ruộng lúa với hạn hán căng thẳng trongkhoảng thời gian giữa SSR đánh dấu RM24350 (15,4 Mb) để RM24390(15,9 mb), trong khi QTL này không hiển thị các hiệu ứng tích cực các loại hạtmang lại những điều kiện không hạn hán. Họ nghĩ rằng qDTY9.1Blà do hiệu ứng pleiotropic của DRO1. Allele IR64 của DRO1được xác định trong một số IR64 progenies Hiển thị nông rễ nhưng khôngtrong các tổ tiên của IR6421. Giới thiệu Kinandang Patong allelecủa DRO1 vào các giống hiện đại có thể cải thiện của hạtnăng suất trong ruộng, mặc dù tiềm năng tác dụng của DRO1 các loại hạtnăng suất trong nền tảng di truyền khác vẫn sẽ được làm rõ. Do đó,tiếp tục phân tích bằng cách sử dụng các nền tảng di truyền khác sẽ là cần thiếtđể hiểu mối quan hệ giữa rễ sâu bởi DRO1 và của nóhiệu ứng pleiotropic.Ở các nước đang phát triển thiếu cơ sở hạ tầng nông nghiệp,nông dân có thể không thể sử dụng một lượng đủ các loại phân bón nitơtrong ruộng lúa. DRO1 có thể hữu ích trong các khu vực này bởi vìnitơ hấp thu từ các lớp đất thấp do rễ sâu nàođóng góp để tăng sản lượng ngũ cốc. Tuy nhiên, những hiệu ứng này bởi DRO1sẽ phụ thuộc vào màu mỡ của đất và các phương pháp phân bónứng dụng trong mỗi lĩnh vực lúa. Nhiều địa điểm thử nghiệm cho Dro1-NIL sẽ là cần thiết để kết luận cho dù sâu rễ byDRO1 cho thấyphổ hiệu quả cho hạt năng suất trong các lĩnh vực lúa, bởi vì chúng tôikết quả đã được thu được từ một địa điểm với cốt truyện tương đối nhỏKích thước.Phương phápCây trồng và vật liệu. IR64 và Dro1-NIL đã được trồng ở một ruộng lúatại nic trong Tsukubamirai (lat 36u029N, dài 140u049E), Ibaraki, Nhật bản, vào năm 2010và 2011. Dro1-NIL được phát triển từ một chéo giữa IR64 và KinandangPatong (như là một nhà tài trợ của alen chức năng của DRO1) bởi backcrossing lặp đi lặp lại vớiIR64 và hỗ trợ đánh dấu lựa chọn để loại bỏ các khu vực DRO1-tiêu 21. CácDro1-NIL đã chỉ màu cho allele Kinandang Patong giữa 15,9 Mb(SSR đánh dấu RM24386) đến 18,8 Mb (SSR đánh dấu RM242) trên nhiễm sắc thể 9,chỉ ra rằng hơn 99% của gen trong Dro1-NIL xuất phát từ IR64.Cây được trồng tại với mật độ 22.2 đồi (15 cm 3 30 cm) cho mỗi m2, với một nhà máymột đồi. Nảy mầm hạt giống được gieo trong vườn ươm hộp trong tháng tư và phát triển trong một vinylnơi trú ẩn. Trong ngày, khi lá thứ tư mở rộng, cây giống được transplantedvào một lĩnh vực lúa có tưới tiêu sau đợt puddling. Các nhà máy thử nghiệm đã được đặt ra trong mộtsắp xếp chia-âm mưu với hoặc không có phân bón hóa học, với ba replications(9 m2 trong năm 2010 và 28 m2 năm 2011 cho mỗi replicate, với phân bón điều trị như cáccốt truyện chính và dòng như cốt truyện phụ). Cho cốt truyện phân bón, phân bón hóa họcáp dụng như là một mặc quần áo cơ sở lúc 9 g m22 mỗi của P2O5 và K2O và 12 g m22 N (6grLP40 và 6 g LP100); LP40 và LP100 là phát hành kiểm soát phân bón phát hành 80%nội dung tất cả nitơ độ đồng nhất lên đến 40 đến 100 ngày sau khi ứng dụng,tương ứng, lúc 20-30uC. Các loại đất là Gleyic Fluvisols, và đất có5.0 mg 100 g21 có nitơ trong lớp trên (0-10 cm) và 4.4 mg 100 g21 trongCác lớp thấp hơn (10-20 cm), được xác định bởi khai thác nước nóng. Lớp plowkhoảng 20 cm từ mặt đất, và các lớp thấp hơn hình thành một plowquét, đó là khoảng 10 cm dày. Có nghĩa là hàng ngày, tối đa và tối thiểu máynhiệt độ trong giai đoạn tăng trưởng đã là 23.4uC, 30.4uC và 13.3uC vào năm 2010, và23.0uC, 29.7uC và 13.6uC vào năm 2011, tương ứng. Ngày đi (định nghĩa là cácngày khi 50% của nhà máy đã ở nhóm) trong cả hai dòng là 16 tháng 8 năm 2010 vàTháng Tám 15, 2011 với thụ tinh, và 14 tháng 8 năm 2010 và ngày 13 tháng tám 2011 mà không cóthụ tinh. Nhà máy đã được thu hoạch ngày 26 tháng 9 năm 2009 và ngày 25 tháng 9,năm 2011.Đo đạc về gốc chiều dài mật độ. Để đánh giá gốc chiều dài mật độ vật gạotrong ruộng lúa, chúng tôi sử dụng các phương pháp sampler lõi, vì sampler cốt lõi có thể giảm thiểuphá hủy cấu trúc đất ruộng so với các phương pháp khác chẳng hạn nhưkhối sampler. Bốn ngọn đồi với số chùy hoa, bình thường được thu thập từmỗi replicate lúc 20 ngày sau khi các tiêu đề trong năm 2010 và 2011. Một lõi đất (50 mm ởđường kính và khoảng 200 mm trong chiều sâu từ bề mặt đất để plow pan)được thu thập từ vị trí giữa các hàng bằng cách sử dụng một lõi sampler (DIK - 110C,Arioka Rika Kogyo Co., Saitama, Nhật bản). Lõi đất được chia thành baphân đoạn tương ứng với phía trên (0-5 cm), Trung (5-10 cm) và thấp hơn (10-20 cm) lớp. Các phân đoạn đã được rửa sạch một cách cẩn thận để tách rễ từ đất. Cácchiều dài gốc đã được xác định bằng cách sử dụng một máy quét gốc (WinRHIZO, nhiếp chínhDụng cụ, Inc, Quebec, Canada). Mật độ dài gốc trong mỗi phân khúc làtính toán chiều dài gốc chia theo thể tích của mỗi phân đoạn.Đo đạc về năng suất, năng suất thành phần và trồng trọng lượng khô. Nhà máy đãthu hoạch từ một tích cách 1.1 m2 trong năm 2010 và 2,6 m2 năm 2011 cho mỗi replicate. Đầy đủ

Kết quả (Việt) 2:

Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng rễ sâu gây ra bởi các chức năng
alen của DRO1 cải thiện năng suất hạt trong một ruộng lúa bằng cách tăng cường
trọng lượng 1000 hạt nhân cao hơn và tỷ lệ hạt chín.
DRO1 chủ yếu ảnh hưởng đến góc rễ phát triển chứ không phải là khác
gốc đặc điểm hình thái như chiều dài gốc và số 21.
đặc điểm sinh lý và năng suất được cải thiện trong Dro1-NIL nên
do sự thay đổi của phân phối gốc thẳng đứng bằng DRO1, mặc dù
chúng tôi có để làm sáng tỏ mối quan hệ giữa hấp thụ nitơ cao
và cytokinin chất trợ bởi DRO1 và năng suất hạt trong Dro1-NIL.
Các nghiên cứu trước đã báo cáo QTLs liên quan đến quang hợp
và năng suất hạt từ vùng gần DRO1 trên nhiễm sắc 936,37. Nhiều
QTLs cho tỷ lệ quang hợp ròng được tìm thấy xung quanh SSR marker
RM410 tại hoa và đầy hạt theo cả hạn hán và wellwatered
lĩnh vực điều kiện 36. Dixit et al.37 phát hiện QTL đầy hứa hẹn,
qDTY9.1B, cho năng suất hạt dưới ruộng lúa với stress khô hạn ở
các khoảng thời gian giữa SSR marker RM24350 (15,4 Mb) để RM24390
(15,9 Mb), trong khi QTL này không cho thấy tác dụng tích cực đối với hạt
năng suất trong điều kiện không khô hạn. Họ cho rằng qDTY9.1B
là do ảnh hưởng của pleiotropic DRO1. Các IR64 alen của DRO1 đã được
xác định trong một số progenies IR64 cho thấy rễ cạn nhưng không phải
trong các tổ tiên của IR6421. Giới thiệu các allele Kinandang Patong
của DRO1 vào các giống hiện đại có thể được cải thiện hạt của họ
năng suất trong các ruộng lúa, mặc dù ảnh hưởng tiềm năng của DRO1 trên hạt
năng suất trong nền di truyền khác vẫn phải được làm rõ. Như vậy,
phân tích sâu hơn bằng cách sử dụng các hình nền di truyền khác sẽ là cần thiết
để hiểu được mối quan hệ giữa rễ sâu bởi DRO1 và nó
ảnh hưởng pleiotropic.
Trong các nước đang phát triển thiếu cơ sở hạ tầng nông nghiệp,
nông dân có thể không thể sử dụng đủ lượng phân bón nitơ
trong ruộng lúa. DRO1 có thể hữu ích trong các lĩnh vực này bởi vì
hấp thụ nitơ từ các lớp đất thấp do rễ sâu sẽ
góp phần tăng năng suất hạt. Tuy nhiên, những ảnh hưởng của DRO1
sẽ phụ thuộc vào độ phì của đất và các phương pháp phân bón
áp dụng trong từng lĩnh vực lúa. Thử nghiệm nhiều vị trí cho Dro1-
NIL sẽ là cần thiết để kết luận rễ sâu byDRO1 lãm
phổ hiệu quả cho năng suất hạt trong ruộng lúa bởi vì chúng tôi
kết quả thu được từ một vị trí với cốt truyện tương đối nhỏ
kích thước.
Phương pháp
Vật liệu và trồng cây. IR64 và Dro1-NIL đã được trồng tại một ruộng lúa
ở NICS trong Tsukubamirai (lat 36u029N, 140u049E dài), Ibaraki, Nhật Bản, trong năm 2010
và 2011. Dro1-NIL được phát triển từ một chéo giữa IR64 và Kinandang
Patong (như là một nhà tài trợ của các alen chức năng của DRO1) bởi lai trở lại lặp lại với
IR64 và lựa chọn trợ giúp của marker để loại bỏ vùng DRO1 không phải mục tiêu 21.
Dro1-NIL chỉ có đồng hợp tử cho các allele Kinandang Patong giữa 15,9 Mb
(SSR marker RM24386) đến 18,8 Mb ( SSR marker RM242) trên nhiễm sắc thể số 9,
cho thấy rằng hơn 99% các gen ở Dro1-NIL được bắt nguồn từ IR64.
Cây được trồng với mật độ 22,2 đồi (15 cm 3 30 cm) mỗi
m2, với một nhà máy
mỗi đồi . Hạt nảy mầm đã được gieo trong hộp vườn ươm trong tháng tư và phát triển trong một vinyl
nơi trú ẩn. Trong tháng Năm, khi những chiếc lá thứ tư đã được mở rộng, cây con được cấy
vào một lĩnh vực lúa nước sau puddling. Các nhà máy thử nghiệm đã được đặt ra trong một
sự sắp xếp phân chia lô có hoặc không có phân bón hóa học, với ba lần lặp
(9 m2 trong năm 2010 và 28 m2 trong năm 2011 đối với từng nhân rộng, với trị phân bón như
cốt truyện chính và dòng như tiểu lô) . Đối với các lô phân bón, phân bón hóa học được
áp dụng như là một thay đồ cơ bản vào lúc 9 g M22 mỗi P2O5 và K2O, và 12 g M22 N (6 g
LP40 và 6 g LP100); LP40 và LP100 được kiểm soát phân bón phát hành phát hành 80%
của tổng lượng nitơ ở một tỷ lệ thống nhất lên tới 40 và 100 ngày sau khi ứng dụng,
tương ứng, tại 20-30uC. Các loại đất là Gleyic Fluvisols và đất chứa
5,0 mg 100 G21 nitơ có sẵn trong các lớp trên (0-10 cm) và 4,4 mg 100 G21 ở
các lớp thấp hơn (10-20 cm), được xác định bằng cách chiết xuất nước nóng . Lớp cày
được khoảng 20 cm từ mặt đất, và các lớp thấp hình thành một cái cày
chảo, đó là khoảng dày 10 cm. Trung bình, tối đa và tối thiểu không khí hàng ngày
nhiệt độ trong giai đoạn tăng trưởng là 23.4uC, 30.4uC và 13.3uC trong năm 2010, và
23.0uC, 29.7uC và 13.6uC trong năm 2011, tương ứng. Những ngày nhóm (định nghĩa là
ngày khi 50% nhà máy là tại nhóm) của cả hai dòng là ngày 16 tháng 8 năm 2010 và
ngày 15 tháng 8 năm 2011 với thụ tinh, và 14 tháng 8 2010 và 13 tháng 8 2011 mà không cần
thụ tinh. Cây được thu hoạch vào ngày 26 tháng 9 năm 2010 và vào ngày 25 tháng 9,
2011.
Các phép đo mật độ chiều dài rễ. Để đánh giá độ dài rễ mật độ của cây lúa
trong ruộng lúa, chúng tôi sử dụng phương pháp lấy mẫu lõi, bởi vì các sampler lõi có thể giảm thiểu
sự tàn phá của các cấu trúc đất trồng lúa so với các phương pháp khác như
tảng đá nguyên khối lấy mẫu. Bốn ngọn đồi với số lượng bình thường của chùy được thu thập từ
mỗi nhân rộng ở 20 ngày sau khi nhóm trong năm 2010 và 2011. Một lõi đất (50 mm
đường kính và khoảng 200 mm ở độ sâu từ bề mặt đất lên chảo cày)
đã được thu thập từ vị trí giữa các hàng bằng cách sử dụng một mẫu lõi (Dik-110C,
Daiki Rika Kogyo Co., Saitama, Nhật Bản). Các lõi đất được chia thành ba
phân đoạn tương ứng với trên (0-5 cm), trung bình (5-10 cm) và thấp hơn (10-
20 cm) lớp. Các phân đoạn được rửa cẩn thận để nguyên nhân riêng biệt từ đất. Các
chiều dài gốc được xác định bằng cách sử dụng một máy quét gốc (WinRHIZO, Regent
Instruments, Inc., Quebec, Canada). Mật độ dài rễ trong từng phân khúc được
tính như chiều dài gốc chia cho khối lượng của mỗi phân đoạn.
Các phép đo của năng suất, thành phần năng suất và trọng lượng khô của cây trồng. Cây được
thu hoạch từ một diện tích 1,1 m2 trong năm 2010 và 2,6 m2 trong năm 2011, mỗi lần nhắc. Đầy đủ