ReviewStrategies for increasing the

Review
Strategies for increasing the yield potential of cereals: case of rice as an example
G URDEV S. K HUSH
University of California, 39399 Black Hawk Place, Davis, CA 95616-7008, USA; Corresponding author, E-mail: [e-mail]
Received April 30, 2012/Accepted May 30, 2012
Communicated by P. Gupta
Abstract
Rice is the most important food crop. Worldwide, more than 3.5 billion
people depend upon rice for more than 20% of their calories. Global rice
demand is estimated to rise from 676 million tons in 2010 to 763 million
tons in 2020 and to further increase to 852 million tons in 2035. This is
an overall increase of 176 million tons in the next 25 years. To meet this
challenge rice production on existing land must be increased. Grain production
is largely influenced by the yield potential of rice varieties.
Therefore, improvement in the yield potential of rice is the major strategy
to increase world rice production. Various strategies to increase the
yield potential include; (1) conventional hybridization and selection, (2)
ideotype breeding, (3) hybrid breeding, (4) exploitation of wild species
germplasm, (5) enhancement of photosynthesis, (6) genomic approaches
and (7) physiological approaches. Rice has become a model plant for
genetics and breeding research. Advances in molecular biology and
genomics, proteomics and metabolics have opened new avenues to apply
innovative approaches to rice breeding. Molecular-assisted selection
(MAS) has become an integral component of germplasm improvement.
A large number of genes/QTLs for various traits have been tagged with
molecular markers to apply MAS for trait improvement. Genome
sequence data have become an important source for detecting allelic variation.
It is now possible to precisely understand the role of epigenetic
changes in gene expression, thus understanding the stability of various
stresses under changing environments. All these advances when integrated
with conventional breeding will result in designer rice varieties to
meet the challenges of rice food security in 21th century.
Key words: yield potential — rice breeding — strategies
Rice is the most important food crop and staple food of more than
half of the world’s population. Worldwide, more than 3.5 billion
people depend upon rice for more than 20% of their daily calories. In
most of the developing world, rice availability is equated with food
security and closely connected to political stability. Rice yield
growth has fallen from 2.3% per year during 1970–1990 to 1.5% during
1990s and to

Kết quả (Việt) 1:

Đánh giáChiến lược để tăng khả năng sản lượng ngũ cốc: trường hợp gạo như là một ví dụG URDEV S. K HUSHĐại học California, các 39399 Black Hawk Place, Davis, CA 95616-7008, Hoa Kỳ; Tác giả tương ứng, thư điện tử: [e-mail]ận được tháng tư 30, 2012/chấp nhận ngày 30 tháng 9 năm 2011Thông báo của P. GuptaTóm tắtLúa là loại cây trồng thực phẩm quan trọng nhất. Trên toàn thế giới, hơn 3,5 tỷngười phụ thuộc vào gạo cho hơn 20% calo của họ. Toàn cầu gạonhu cầu được ước tính tăng từ 676 triệu tấn trong năm 2010 để 763 triệutấn vào năm 2020 và để tiếp tục tăng tới 852 triệu tấn năm 2035. Điều này làsự gia tăng tổng thể của 176 triệu tấn trong 25 năm tiếp theo. Để đáp ứng điều nàythách thức sản xuất gạo trên hiện tại đất phải được tăng lên. Sản xuất lúa gạophần lớn chịu ảnh hưởng của tiềm năng năng suất của các giống lúa.Do đó, cải thiện khả năng sản lượng gạo là chiến lược lớnđể tăng sản xuất gạo thế giới. Các chiến lược khác nhau để tăng cácnăng suất tiềm năng bao gồm; (1) lai ghép thông thường và lựa chọn, (2).ideotype sinh sản, (3) lai chăn nuôi, khai thác (4) của loài hoang dãGermplasm, nâng cao (5) của sự quang hợp, phương pháp tiếp cận gen (6)và phương pháp tiếp cận sinh lý (7). Gạo đã trở thành một ráp mô hìnhdi truyền học và nghiên cứu chăn nuôi. Những tiến bộ trong sinh học phân tử vàGenomics, proteomic và metabolics đã mở ra con đường mới để áp dụngphương pháp tiếp cận sáng tạo để gạo chăn nuôi. Phân tử hỗ trợ lựa chọn(MAS) đã trở thành một thành phần không thể tách rời của germplasm cải tiến.Một số lớn các gen/QTLs cho những đặc điểm khác nhau đã được gắn thẻ vớiphân tử đánh dấu để áp dụng hơn để cải thiện đặc điểm. Bộ gendữ liệu trình tự đã trở thành một nguồn quan trọng để phát hiện các biến thể allelic.Ta bây giờ có thể hiểu chính xác vai trò của biểu sinhnhững thay đổi trong biểu hiện gen, do đó sự hiểu biết sự ổn định của nhiềunhấn mạnh dưới thay đổi môi trường. Tất cả các tiến bộ khi tích hợpvới truyền thống chăn nuôi sẽ kết quả trong các thiết kế lúa giống đểđáp ứng những thách thức của gạo an ninh lương thực trong thế kỷ 21.Từ khóa: năng suất tiềm năng-gạo chăn nuôi-chiến lượcGạo là quan trọng nhất thực phẩm cây trồng và các thực phẩm chủ yếu của nhiều hơndự tất cả hay một nửa dân số thế giới. Trên toàn thế giới, hơn 3,5 tỷngười phụ thuộc vào gạo cho hơn 20% calo hàng ngày của họ. Ởphần lớn của thế giới đang phát triển, sẵn có gạo tương đương với thực phẩmbảo mật và kết nối chặt chẽ với chính trị ổn định. Sản lượng gạotăng trưởng đã giảm từ 2,3% mỗi năm trong thời gian 1970-1990 đến 1,5% trongthập niên 1990 và đến < 1,0% trong thập kỷ đầu tiên của kỷ nay.Nhu cầu toàn cầu gạo được ước tính tăng từ 676 triệu tấntrong năm 2010 để 763 triệu tấn vào năm 2020 và để tiếp tục tăng lên852 triệu tấn năm 2035. Đây là sự gia tăng tổng thể của 26% hoặc176 triệu tấn trong 25 năm tiếp theo. Tuy nhiên, khu vực trồng đếnđã giảm gạo quốc gia sản xuất chủ yếu bởi vìchuyển đổi đất cho nhà ở, ngành công nghiệp và đường cao tốc.Do đó, tăng sản lượng gạo trên đất hiện tại vẫn còn chínhchiến lược để tăng sản xuất. Sản xuất lúa gạo là phần lớnchịu ảnh hưởng của tiềm năng năng suất của các giống lúa. Do đó,cải thiện khả năng sản lượng gạo là chiến lược lớnđể tăng sản xuất gạo thế giới. Sản xuất 176 triệu tấnThêm lúa gạo bởi 2035, chúng ta cần phải tăng sản lượng đầutiềm năng của gạo từ 10 đến 12,3 tấn / ha.Các chiến lược khác nhau để tăng khả năng sản lượng gạothảo luận dưới đây.Lai ghép thông thường và lựa chọnTruyền thống lai ghép và lựa chọn là vẫn còn được sử dụng rộng rãichiến lược để phát triển các giống cây trồng với một năng suất caotiềm năng. Trong phương pháp này, các quần thể lybắt nguồn từ đi qua giữa hai cha mẹ chiếu chomong muốn recombinants và đã chọn dòng được đánh giá ởsao chép thử nghiệm năng suất. Vì vậy, cách tiếp cận này dựa trên cácbiến đổi tạo ra thông qua lai ghép giữa cha mẹ đa dạngvà sau đó lựa chọn từ các cá nhân mong muốn. Dựa trên điều nàychiến lược, khoảng 1,0% tăng đã xảy ra mỗi năm trong sản lượngtiềm năng của các ngũ cốc khác nhau chẳng hạn như lúa mì, lúa mạch và lúa (bànhet al. năm 2000). Đây là chiến lược thời gian thử nghiệm. Nó là cơ bản cho tất cảchiến lược cải tiến cây trồng khác.Ideotype giống (loại thực vật mới)Chăn nuôi Ideotype nhằm mục đích sửa đổi kiến trúc thực vật làalso time-tested strategy to increase the yield potential. Thus,selection for short-statured cereals such as rice, wheat and sorghumresulted in doubling of their yield potential. Yield is afunction of total biomass and harvest index (HI). Tall and traditionalrice varieties could produce a biomass of 13–14 tons perhectares under most conditions, and their HI is 0.3. Their biomasscannot be increased by application of nitrogenous fertilizers asplants grow excessively tall, lodge badly and their yield decreasesinstead of increasing. To increase the yield potential of tropicalrice, it was necessary to improve biomass production and HI by

Kết quả (Việt) 2:

Xem xét
các chiến lược để tăng sản lượng tiềm năng của ngũ cốc: trường hợp của gạo như một ví dụ
G URDEV S. K Hush
Đại học California, 39.399 Black Hawk Place, Davis, CA 95616-7008, USA; Tương ứng với các tác giả, E-mail: [e-mail]
Nhận 30 Tháng Tư 2012 / Accepted 30 Tháng Năm 2012
truyền đạt bởi P. Gupta
Tóm tắt
Lúa là cây lương thực quan trọng nhất. Trên thế giới, nhiều hơn 3,5 tỷ
người phụ thuộc vào gạo cho hơn 20% lượng calo của họ. Gạo toàn cầu
nhu cầu được dự báo sẽ tăng từ 676 triệu tấn vào năm 2010-763.000.000
tấn trong năm 2020 và tiếp tục tăng đến 852 triệu tấn trong năm 2035. Đây là
mức tăng tổng thể của 176 triệu tấn trong 25 năm tiếp theo. Để đáp ứng này
sản xuất lúa thách thức trên đất hiện có phải được tăng lên. Sản lượng ngũ cốc
bị ảnh hưởng nhiều bởi tiềm năng năng suất của giống lúa.
Do đó, cải thiện năng suất tiềm năng của gạo là chiến lược quan trọng
để tăng sản lượng gạo thế giới. Chiến lược khác nhau để tăng
sản lượng tiềm năng bao gồm; (1) lai tạo và chọn lọc thông thường, (2)
ideotype chăn nuôi, (3) giống lai, (4) khai thác các loài hoang dã
giống cây, (5) tăng cường năng quang hợp, (6) Phương pháp gen
và (7) Phương pháp tính sinh lý. Rice đã trở thành một cây mẫu cho
di truyền học và nghiên cứu sinh sản. Những tiến bộ trong sinh học phân tử và
di truyền học, proteomics và metabolics đã mở ra con đường mới để áp dụng
phương pháp tiếp cận sáng tạo để nhân giống lúa. Lựa chọn phân tử hỗ trợ
(MAS) đã trở thành một phần không thể thiếu của cải tiến giống cây.
Một số lượng lớn các gen / QTL đối với tính trạng khác nhau đã được gắn thẻ với
marker phân tử để áp dụng MAS để cải thiện tính trạng. Genome
dữ liệu trình tự đã trở thành một nguồn quan trọng để phát hiện biến thể alen.
Đó là bây giờ có thể hiểu chính xác vai trò của biểu sinh
thay đổi trong biểu hiện gen, do đó sự hiểu biết về sự ổn định của nhiều
căng thẳng trong môi trường thay đổi. Tất cả những tiến bộ khi được tích hợp
với các giống thông thường sẽ cho kết quả giống lúa thiết kế để
đáp ứng những thách thức về an ninh lương thực gạo trong thế kỷ 21.
Từ khóa: sản lượng tiềm năng - giống lúa - chiến lược
Lúa là cây lương thực quan trọng nhất và lương thực chủ yếu của hơn
một nửa của dân số thế giới. Trên thế giới, nhiều hơn 3,5 tỷ
người phụ thuộc vào gạo cho hơn 20% lượng calo hàng ngày của họ. Trong
hầu hết các nước đang phát triển, sẵn sàng gạo được đánh đồng với thực phẩm
bảo mật và kết nối chặt chẽ với sự ổn định chính trị. Năng suất lúa
tăng trưởng đã giảm từ 2,3% mỗi năm trong thời gian 1970-1990 xuống còn 1,5% trong
năm 1990 và đến <1,0% trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ này.
Nhu cầu gạo toàn cầu được dự báo sẽ tăng từ 676 triệu tấn
trong 2010-763,000,000 tấn năm 2020 và tiếp tục tăng đến
852 triệu tấn trong năm 2035. Đây là một sự gia tăng tổng thể của 26% hoặc
176 triệu tấn trong 25 năm tiếp theo. Tuy nhiên, diện tích trồng
lúa ở các nước sản xuất lớn đã được giảm vì
chuyển đất cho nhà ở, các ngành công nghiệp và đường cao tốc.
Do đó, tăng năng suất lúa trên đất hiện vẫn là chính
chiến lược để tăng sản xuất. Sản lượng ngũ cốc chủ yếu
chịu ảnh hưởng của sản lượng tiềm năng của giống lúa. Do đó,
cải thiện năng suất tiềm năng của gạo là chiến lược quan trọng
để tăng sản lượng gạo thế giới. Để sản xuất 176 triệu tấn
thêm lúa vào năm 2035, chúng ta cần phải tăng năng suất
tiềm năng của gạo 10-12,3 tấn mỗi ha.
Chiến lược khác nhau để tăng tiềm năng năng suất của lúa được
thảo luận dưới đây.
Conventional Lai tạo và tuyển chọn
lai tạo truyền thống và lựa chọn là vẫn còn là một sử dụng rộng rãi
chiến lược cho phát triển các giống cây trồng có năng suất cao hơn
tiềm năng. Trong phương pháp này, các quần thể phân ly
có nguồn gốc từ phép lai giữa hai bố mẹ được sàng lọc cho
tái tổ hợp mong muốn và chọn dòng được đánh giá trong
các thử nghiệm năng suất nhân rộng. Do đó phương pháp này được dựa trên sự
biến đổi tạo ra thông qua lai tạo giữa cha mẹ khác nhau
và lựa chọn tiếp theo của các cá nhân mong muốn. Dựa trên điều này
chiến lược, tăng khoảng 1,0% đã xảy ra mỗi năm trong sản lượng
tiềm năng của loại ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch và lúa (Peng
et al. 2000). Đây là chiến lược thời gian thử nghiệm. Nó là cơ bản cho tất cả
các chiến lược cải tiến cây trồng khác.
Ideotype giống (cây trồng mới Type)
Ideotype chăn nuôi nhằm mục đích thay đổi kiến trúc nhà máy là
còn chiến lược thời gian thử nghiệm để tăng sản lượng tiềm năng. Vì vậy,
lựa chọn cho các loại ngũ cốc ngắn statured như gạo, lúa mì và lúa miến
dẫn đến tăng gấp đôi sản lượng tiềm năng của họ. Năng suất là một
chức năng của tổng sinh khối và chỉ số thu hoạch (HI). Cao lớn và truyền thống
giống lúa có thể sản xuất một lượng sinh khối 13-14 tấn mỗi
ha theo hầu hết các điều kiện, và HI của họ là 0,3. Sinh khối của họ
không thể được tăng lên bằng cách áp dụng phân đạm như
cây phát triển quá cao, nhà nghỉ tồi tệ và năng suất của chúng càng giảm
thay vì tăng. Để tăng sản lượng tiềm năng của vùng nhiệt đới
gạo, nó là cần thiết để cải thiện sản xuất sinh khối và HI bởi