Die Genauigkeit bei der Vorhersage des Wachstums und der Entwicklung einjähriger Pflanzen hängt insbesondere von der Fähigkeit ab, den Zeitpunkt des Übergangs vom vegetativen zum reproduktiven Wachstum vorherzusagen. Dies bestimmt die Wetterbedingungen, unter denen die Pflanzen wachsen, und hat daher einen großen Einfluss auf den Ertrag. Bei Weizen tritt der Punkt, der den Übergang von wachsenden vegetativen zu wachsenden reproduktiven Strukturen markiert, in der Anthese auf, dem Zeitraum, in dem eine Blume geöffnet und funktionsfähig ist. Genaue Anthesemodelle würden die zugrunde liegenden Prozesse simulieren, die zu Anthesen führen, und quantitative Schätzungen des Auftretens in einer bestimmten Umgebung für einen bestimmten Genotyp liefern, indem genetische Informationen mit Umweltreaktionskoeffizienten verknüpft werden. Dies würde eine schnelle Charakterisierung des Antheseverhaltens spezifischer Genotypen ermöglichen. Es würde auch ein schnelles Screening der adaptiven Fitness von Nachkommen in einem Zuchtprogramm ermöglichen, indem molekulare Marker für Entwicklungsgene / Allele mit Modellkoeffizienten verknüpft und Simulationen durchgeführt werden, um den Bereich der Blütezeiten zu bestimmen, die an dem Ort auftreten, für den es ausgewählt wird . Ein für diese Zwecke geeignetes Modell muss noch erstellt werden.
Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany entwickelt ein quantitatives Modell der Expression spezifischer Entwicklungsgene und kombiniert es mit physiologischen Modellen, die die Anthesezeit als Reaktion auf die Umwelt vorhersagen. Dieses neue Modell bietet einen Rahmen zum Testen der aktuellen genetischen Modelle des Blütenübergangs bei Weizen und wird letztendlich die Entwicklung von Genotypen beeinflussen, die an spezifische Umgebungen angepasst sind.
Brown, HE, Jamieson, PD, Brooking, IR, Moot, DJ, & Huth, NI (2013) Integration molekularer und physiologischer Modelle zur Erklärung des Anthesezeitpunkts bei Weizen. Annals of Botany, 112(9), 1683-1703.
Hintergrund: Ein Modell zur Vorhersage der Blütezeit einer Weizenpflanze aus Umwelt- und genetischen Informationen erfordert die Integration aktueller Konzepte in der Physiologie und Molekularbiologie. Dieses Papier beschreibt die Struktur eines integrierten Modells und quantifiziert seine Reaktionsmechanismen.
Methoden: Zur Formulierung der Komponenten des Modells wurde Literatur gesichtet. Eine detaillierte erneute Analyse physiologischer Beobachtungen wird aus einer früheren Veröffentlichung der beiden zweiten Autoren verwendet. Bei diesem Ansatz werden Messungen der Blattzahl und des Aussehens von Blättern und Primordien von nahezu isogenen Linien von Frühlings- und Winterweizen verwendet, die für unterschiedliche Dauern bei unterschiedlichen Temperatur- und Photoperiodenbedingungen angebaut wurden, um Mechanismen und Parameter zur Vorhersage des Zeitpunkts der Anthese zu quantifizieren.
Schlussfolgerungen: Die Analyse integriert molekularbiologische und pflanzenphysiologische Konzepte in einen Modellrahmen, der verschiedene Entwicklungsgene mit quantitativen Vorhersagen der Blütezeit von Weizen in verschiedenen Feldsituationen verknüpft.
