大学领导对耐热作物的研究

Harkamal Walia在高通量表型设施讨论了一项拨款的实验计划
图1所示。Harkamal Walia(左二)在内布拉斯加州创新园区温室创新中心的高通量表型设施讨论了一项拨款的实验计划。左起为Obata Toshihiro, Yu Hongfeng, Zhang Qi。照片中没有研究人员张驰(Chi Zhang)和戈塔·莫洛塔(Gota Morota)。(大学传媒Craig Chandler摄)

大学领导对耐热作物的研究

内布拉斯加大学林肯分校农学和园艺学副教授Harkamal Walia获得了一笔578万美元的国家科学基金会拨款,用于研究夜间高温对小麦和水稻的影响。

夜间高温的压力会导致作物产量和质量的严重损失。全球两种主要谷物作物小麦和水稻的损失尤其高。在这个为期四年的项目中,Walia的团队将调查小麦和水稻的基因和遗传变异,以确定与耐热性有关的遗传标记和生理特征。

“我们已经研究了白天高温对作物恢复力的影响,但这个项目将使我们有机会研究夜间高温的影响,”瓦利亚说,他获得了美国国家科学基金会刺激竞争性研究实验计划(EPSCoR)的奖励。“模型表明,夜间气温的普遍上升幅度大于白天,所以我们需要培育水稻和小麦对这些条件的适应性。”

瓦利亚将领导一个由内布拉斯加州研究人员组成的多学科团队,其中包括动物科学助理教授戈塔·莫洛塔;Toshihiro Obata,生物化学助理教授;于洪峰,计算机科学与工程助理教授;张驰,生物科学副教授;以及统计学助理教授张琦。该团队还将与阿肯色州立大学和堪萨斯州立大学的研究人员合作。

研究小组将使用一种复杂的基于图像的表型系统,在植物忍受模拟的夜间条件时拍摄高分辨率图像。软件处理这些图像,检测出肉眼看不到的各种图像之间的日常差异。将每一种植物的基因组成的细微差异进行匹配,将使研究小组能够确定耐热基因。

“我们希望对热应激反应有更好的生理和遗传理解,”瓦利亚说。“这一知识将推动在产量和质量方面更能适应高温的作物的发展。”

水稻是全球粮食安全最重要的作物之一。据Walia说,对于每天生活费不足1美元的人来说,这种作物提供了60%至65%的每日热量摄入。小麦是世界上种植最广泛的作物,也是内布拉斯加州的重要商品。小麦和大米加起来占世界热量消耗的50%以上。

Walia说:“对作物进行耐高温、干旱和盐碱胁迫的遗传改良是实现全球粮食安全综合方法的一个重要组成部分。”Walia将与工业界伙伴密切合作,将发现转化为有用的遗传和表型标记。“内布拉斯加州完全有能力领导这类研究,因为我们已经在内布拉斯加州创新园区投资了温室创新中心。”

温室创新中心(Greenhouse Innovation Center)拥有4.5万平方英尺的温室和顶棚空间。该设施具有最先进的计算机环境控制,高通量植物表型系统和最佳的空气循环。温室采用可持续能源进行加热和冷却。

EPSCoR的目的是履行国家科学基金会的使命,促进科学进步的全国。根据EPSCOR的研究基础设施改善轨道2投资战略,24个州和多个美国领土有资格竞争资金。RII Track 2奖通过发起两个或多个EPSCoR辖区的机构之间的合作,并与政府、高等教育和行业建立区域伙伴关系,为基础设施和研究发展创造持久的改善,从而建立国家研究实力。

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一片玉米地。