具有改善的冬季抗寒性的芒草可以使北方种植者受益
对于农民来说,Miscanthus是一项重大的前期投资。大型多年生草必须从营养品中建立,对农民来说成本很高,但从第二年或第三年开始,它将承诺十年或更长时间的大量生物质产量。然而,如果寒冷的冬天在第一年发生罢工,那么所有的赌注都会被取消。
该作物的寒冷敏感性限制了其在北方地区的采用,但伊利诺伊大学的新研究为寒冷地区的芒草种植者提供了一条前进的道路。
“农民正在玩机会游戏:是否会出现严重的冬季?如果他们从冬季退休后变得贫穷,他们就会失去投资,”作物部的植物遗传学家Erik Sacks说。 I of U的科学和两篇新研究的共同作者发表在Global Change Biology Bioenergy上。“我们想找到能抵御寒冷的芒草基因型。”
目前生长用于生物量的大部分芒草是单一的冷敏感基因型,其商业上称为“伊利诺伊州”,用于其引入美国的位置。多年来,世界各地的Sacks和其他植物育种者一直在进行杂交和探索Miscanthus的原生地区,试图寻找和开发具有更理想的农艺性状的新品种。
在其中一项新研究中,萨克斯和他的同事们在伊利诺伊州厄巴纳的一个异常寒冷的冬季之前,在5月种植了其中的13个品种。大多数相同的品种也在伊利诺伊州的迪克森斯普林斯和阿肯色州的琼斯伯勒进一步向南种植。
“我们在夏天推出了一批新的芒草x giganteus杂交种,其中大多数是实验性杂交,但有些来自日本南部的杂交。我们一直在寻找产量和其他性能特征。但事实证明,2013-2014在厄巴纳的冬天非常寒冷,“萨克斯说。“如果你得到柠檬,你会做柠檬水,所以我们评估了冬季抗寒性。”
在2014年春天,很明显伊利诺伊州的第一年工厂在Urbana已经大量灭绝,尽管对Dixon Springs或Jonesboro的任何工厂几乎没有明显的损害。事实上,大多数第一年的品种在那个冬天都在Urbana遭受重创。然而,一个混合体脱颖而出。
“'Nagara'混合动力车并不知道2013 - 2014年会有一个冬天。完全没问题。在迪克森斯普林斯,其产量很高,与'伊利诺伊州'没有明显不同,”萨克斯说。“在北方,我会说像'Nagara'这样的东西对于一个农民来说是一个更安全的选择。”
该研究的主要作者,Sacks研究小组的前博士生Hongxu Dong补充说,实验性杂交'10UI-032.004'及其父母之一M. sacchariflorus'Bluemel'在第一个方面与'Nagara'相当。在厄巴纳的冬季生存。
“考虑到另一位父母M. sinensis ssp.coropatus'Cabaret',这项研究中最不耐寒,”这是非常了不起的,“他说。
研究人员还指出,在Urbana的其他试验中,成熟植物的冬季损害要小得多,并且在春末完全恢复。该观察结果告诉他们,第一年的芒草植物比成熟的已建立的植物更容易受到寒冷冬季的破坏。研究人员继续监测植物,包括它们的存活率和生物量产量,直到2015年春季。
Sacks指出,“带回家的教训是,在中西部和新英格兰以及其他任何冬季严酷的地方,我们需要非常关注冬季抗寒性。我们需要选择农民没有的混合动力车。每次他们种植时都要担心。我们已经在这里立即解决了这个问题,'Nagara',还有其他人来自我的研究小组。“
在第二项研究中,研究人员评估了Urbana 2013-2014冬季对成熟芒草植物的影响。这种三年生植物是最初在日本南部轻度沿海地区收集的观赏芒草(Miscanthus)品种之间的杂交-芒草(Miscanthus sinensis ssp。)。condensatus“丽都” -和在亚洲遥远的地区,从日本南部到中国和俄罗斯东部边境的偏远地区收集的其他三人之一。
尽管这些植物已经成熟,但是除了“大都会”和俄罗斯品种Miscanthus sacchariflorus'Robustus之间的杂交之外,其中许多已经在2014年春季严重受损或死亡。就像'Nagara',这些十字架似乎没有注意到有一个冬天。他们都幸存下来,并在接下来的生长季节充满活力。
研究人员为植物创建了遗传图谱,并能够识别出许多与冬季抗寒性相关的候选基因。他们现在正在与这些基因合作,创造出代表两全其美的杂交品种。
“用于鉴定与有价值性状相关的候选基因的遗传图谱是实现标记辅助选择的关键步骤,这对于培育具有多年选择周期的芒草等多年生作物特别有价值,”Dong说。
萨克斯补充道,“一个主要的问题是,如果我们穿越非常坚硬的东西,真的很耐心,他们的后代就会在这里生存。这意味着我们可以利用亚热带或热带材料的高产潜力,并将其与耐寒性相结合来自低产的北方材料。走极端,结合它们,你就有了一些可以合作的东西。这是一个很好的教训。“