Rośliny ozdobne, cenione ze względu na różnorodne cechy morfologiczne, są coraz częściej wykorzystywane w inicjatywach zazieleniania miast, takich jak zazielenianie dachów. Ale to zastosowanie stwarza wyzwania, takie jak ograniczona głębokość gleby i brak nawadniania, wymagające roślin takich jak Fedymus gatunków znanych ze swojej odporności na te warunki. Obecne badania skupiają się na zrozumieniu genetycznych i sezonowych zmian morfologicznych tych roślin, ze szczególnym uwzględnieniem ich różnic w kolorze i wzorcach spoczynku. Brakuje jednak postępu w badaniach genetycznych i hodowlanych, a metody oceny cech morfologicznych znajdują się wciąż we wczesnej fazie rozwoju. Chociaż najnowsze postępy w wielospektralnej analizie obrazów dostarczają obiecujących rozwiązań w zakresie nieniszczącej oceny cech roślin, ich zastosowanie w ocenie roślin ozdobnych jest nadal ograniczone.

W czerwcu 2023 r. Fenomika roślin opublikował artykuł naukowy pt.Wielospektralne fenotypowanie i analizy genetyczne wyglądu wiosny u roślin zazieleniających, Phedimus spp.”.

W tym badaniu naukowcy wykorzystali wielospektralną analizę obrazu do oceny koloru Fedymus spp., kluczową cechę roślin ozdobnych, mającą na celu udoskonalenie technik hodowli. Badanie wygenerowało F₁ populacji poprzez skrzyżowanie dwóch typów Phedimus: P₁ (zimozielone) i P₂ (w stanie spoczynku zimowego). F₁ populacja wykazywała cechy skłaniające się bardziej w stronę P₂, wykazując znaczną różnorodność koloru, wielkości, kształtu i wysokości liści. Wielospektralne przechwytywanie obrazu i analiza głównych składowych (PCA) długości fal odbitych od ciała rośliny pozwoliły zidentyfikować dwa główne składniki, wyjaśniające ponad 95% zmian. PC1 wskazywał przede wszystkim kontrast pomiędzy zielonym światłem widzialnym a innymi kolorami, podczas gdy PC2 reprezentował odbicie światła bliskiej podczerwieni (NIR). Warto zauważyć, że F₁ rośliny skupione bliżej P₂sugerując, że P₁ można było odróżnić dzięki większemu odbiciu zielonych długości fal. W badaniu zbadano także związek pomiędzy kolorem roślin a powierzchnią pokrytą. Stwierdzono ujemną korelację pomiędzy wartościami PC1 a powierzchnią pokrycia roślinnością, co wskazuje, że niższe wartości PC1 (wskazujące kolor zielony) odpowiadały większym obszarom pokrycia. Coroczne korelacje fenotypowe wykazały, że zielone długości fal i wskaźniki roślinności związane z biomasą i pigmentami były dodatnio skorelowane. Natomiast światło widzialne inne niż zielone i wskaźniki związane z antocyjanami wykazywały dodatnią współzależność, ale ujemną korelację z zestawem światła zielonego. Analiza RAD-seq i ilościowe loci cech (QTL) zidentyfikowała istotne QTL w dwóch grupach połączeń, LG-34.P2 i LG-7.P1, związanych z różnymi cechami, w tym kolorem liści i stanem spoczynku. QTL na LG-34.P2 wykazał silne powiązanie z wieloma cechami i pozostawało spójne przez dwa lata pomiarów, co sugeruje znaczący wpływ na kolor liści.

Podsumowując, badania wykazały skuteczność obrazowania wielospektralnego w wychwytywaniu nie tylko zmian w kolorze liści, ale także zmian genetycznych wpływających na okres spoczynku. Metoda ta zapewnia bardziej obiektywną i wszechstronną ocenę w porównaniu z technikami tradycyjnymi. Odkrycia te oferują nowy wgląd w analizę genetyczną koloru liści i stanu spoczynku u Fedymus spp., co może mieć potencjalne konsekwencje dla programów hodowlanych ukierunkowanych na rośliny ozdobne.

###

Bibliografia

Autorski

Taeko Koji¹Hiroyoshi Iwata²Motoyuki Ishimori²Hideki Takanashi²Yuji Yamasaki³i Hisashiego Tsujimoto^3*

Przynależności

¹United Graduate School of Agricultural Sciences, Tottori University, 4-101 Koyamacho minami, Tottori-shi, Tottori 680-8553, Japonia.

²Absolwent Szkoły Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych, Uniwersytet Tokijski, 1-1-1 Yayoi-chou, Bunkyo, Tokio 113-8657, Japonia.

³Centrum badań suchych lądów, Uniwersytet Tottori, 1390 Hamasaka, Tottori-shi, Tottori 680-0001, Japonia.

O Hisashiego Tsujimoto

Hisashi Tsujimoto pracuje obecnie w Centrum Badań nad Suchymi Ziemiami na Uniwersytecie Tottori. Hisashi prowadzi badania w dziedzinie biotechnologii, biologii molekularnej i genetyki. Jego bieżący projekt dotyczy „fizjologicznej i molekularnej charakterystyki niektórych genotypów sudańskiej pszenicy chlebowej pod kątem tolerancji na zasolenie i stres cieplny”.

Zastrzeżenie: AAAS i EurekAlert! nie odpowiadają za dokładność komunikatów prasowych publikowanych w EurekAlert! przez instytucje wnoszące wkład lub za wykorzystanie jakichkolwiek informacji za pośrednictwem systemu EurekAlert.