果皮成長のダイナミクスは、植物密度と温度が対照的な条件下での小麦の最終的な穀物重量と関連している

Pericarp growth dynamics associate with final grain weight in wheat under contrasting plant densities and temperature.

• Jaime Herrera
• Daniel F Calderni

抄録

背景と目的:

収穫時の果皮重量は小麦の穀物重量の 17%未満である。果皮は、初期の穀物充填時に胚と内胚葉の水分補給と栄養補給をサポートしている。しかし、果皮と最終的な穀物重量との関連についての研究はほとんど行われていない。本研究では、対照的な植物密度と夜間温暖化環境下での小麦果皮の成長動態と最終的な穀物重量との関係を研究した。

BACKGROUND AND AIMS: The pericarp weight comprises less than 17 % of wheat grain weight at harvest. The pericarp supports the hydration and nutrition of both the embryo and endosperm, during early grain filling. However, studies of the pericarp and its association with final grain weight have been scarce. This research studied the growth dynamics of wheat pericarp from anthesis onwards and its relationship with final grain weight under contrasting plant densities and night warming.

方法:

穀粒重量の異なる 2 種類の春小麦品種（Bacanora と Kambara）を、2012-13 年から 2014-15 年にかけて圃場条件で播種した。両品種とも、植物密度（対照：370 pl m-2、低植物密度：44 pl-2）と夜間温度（常温・昇温（6℃以上））が対照的な条件下で、閉経前後の短期間に生育させた。穀物の収穫は、閉経後、3～4日ごとに行った。穀物のサンプルを測定し、メスで果皮を除去した。全粒と果皮の生重量と乾燥重量を精密天秤で測定した。収穫時には、10本のスパイクから20粒を計量し、粒の寸法を測定した。

METHODS: Two spring wheat cultivars contrasting in kernel weight (Bacanora and Kambara) were sown in field conditions during seasons 2012-13 and 2014-15. Both genotypes were grown under contrasting plant density (control: 370 pl m-2 and low plant density: 44 pl m-2) and night temperatures, i.e. at ambient and increased (>6°C) temperature for short periods before and after anthesis. From anthesis onward, grains were harvested each three or four days. Grain samples were measured and the pericarp was removed with a scalpel. Whole grain and pericarp fresh and dry weight were weighed with a precision balance. At harvest twenty grains from ten spikes were weighed and grain dimensions were measured.

主要結果:

鮮度，乾燥度，含水率は，110から235℃dの間で最大値を示した。果皮の最大乾燥物量は4.3～5.7 mgであり，水分量は最大12.5 mgであった。最大値とその時期は，遺伝子型，環境条件，穀物の位置に影響された。また，最終的な穀物重量は，果皮の最大乾物および含水率と密接に関連していた。

KEY RESULTS: Fresh, dry and water content of pericarp dynamics showed a maximum between 110 and 235 °Cd. Maximum dry matter of pericarp ranged between 4.3 and 5.7 mg, while water content achieved values of up to 12.5 mg. Maximum values and their timings were affected by the genotype, environmental condition and grain position. Final grain weight was closely associated with maximum dry matter and water content of pericarp.

結論:

最大果皮重量は、小麦の穀物重量とサイズを決定するものであり、充填中の穀物重量の重要な決定要因と考えられている他の形質よりも早い時期のものである。より良い生育条件では最大果皮重量が増加し、高温ではこの形質にマイナスの影響を与えた。

CONCLUSIONS: Maximum pericarp weight is a determinant of grain weight and size in wheat, which is earlier than other traits considered as key determinants of grain weight during the grain filling. Better growing conditions increased maximum pericarp weight, while higher temperature negatively affected this trait.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Annals of Botany Company. All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.