Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hô hấp thúc đẩy sự chín và giảm năng suất trong lúa
Tóm tắt
Vai trò của hô hấp trong sự phát triển của thực vật vẫn còn là một bí ẩn. Sự phát triển của các tế bào sinh cành, không tham gia vào quá trình quang hợp, hoàn toàn phụ thuộc vào hô hấp nội sinh. Liệu hô hấp có quyết định sự phát triển và kích thước hay chỉ đơn thuần làm tiêu thụ carbon để giảm đi khối lượng sinh học? Chúng tôi chỉ ra rằng hô hấp của hạt giống lúa đang nảy mầm, chủ yếu được đóng góp bởi các tế bào sinh cành của phôi, tương quan định lượng với động lực của phần lớn sự phát triển của thực vật, bắt đầu từ thời gian nảy mầm cho đến thời gian ra hoa và thu hoạch. Hô hấp của hạt giống dường như định nghĩa kiểu hình định lượng góp phần vào năng suất thông qua động lực phát triển có thể nhận thấy ngay cả ở các giống thương mại, mà thiên về năng suất cao, mặc dù động lực này khá nhạy cảm với các biến động môi trường. Biến thiên bên trong, không thể giảm thiểu mặc dù điều kiện phát triển nghiêm ngặt, yêu cầu xác thực độc lập các biến sinh lý liên quan qua thiết kế lấy mẫu nghiêm ngặt và xây dựng các nhánh cây để mô tả mối liên hệ giữa các biến số, từ đó đạt được sự đồng thuận cao. Hơn nữa, hô hấp của hạt giống, bằng cách trung gian cho quá trình tạo ra thời gian chín thông qua thời gian chín biến đổi như thấy ở lúa, trực tiếp cung cấp cơ sở hợp lý cho sự biến đổi kiểu hình, một chiến lược sinh thái quan trọng trong môi trường biến đổi với sự sẵn có nước không chắc chắn. Các cây lúa hô hấp nhanh dường như hoàn thành động lực phát triển sớm hơn, trưởng thành nhanh hơn, dẫn đến một cây nhỏ hơn với năng suất thấp hơn. Ngược lại với các quan điểm allometric thông thường, hô hấp dường như quyết định kích thước trong cây lúa, và cung cấp một phương pháp sinh lý hợp lệ, trong giới hạn của biến thiên nội tại, để hỗ trợ lựa chọn cha mẹ trong nhân giống.
Từ khóa
#hô hấp #phát triển thực vật #lúa #nảy mầm #năng suất #kiểu hình #sinh lý họcTài liệu tham khảo
Abe M, Kobayashi Y, Yamamoto S, Daimon Y, Yamaguchi A, Ikeda Y, Ichinoki H, Notaguchi M, Goto K, Araki T. (2005). FD, a bZIP protein mediating signals from the floral pathway integrator FT at the shoot apex. Science, 309:1052–1056.
Cannell M.G.R., Thornley J.H.M. (2000). Modelling components of plant respiration: some guising principles. Annals of Botany, 85: 45–54.
Causton D.R., Venus J.C. (1981). The Biometry Of Plant Growth: Edward Arnold, London.
Cho A. (2004). Life’s Patterns: No Need to Spell It Out? Science, 303: 782–783.
Falster D.S. (2003). http://www.bio.mq.edu.au/ecology/SMATR.
Felsenstein J. (1989). PHYLIP-Phylogeny Inference Package (Version 3.2). Cladistics, 5: 164–166.
Felsenstein J. (2004). PHYLIP-Phylogeny Inference Package (version 3.6). Distributed by the author. Department of Genome Sciences, University of Washington, Seattle.
Franco M, Kelly C.K. (1998). The inter-specific mass-density relationship and plant geometry. Proc. Natl. Acad. Sci., (USA), 95: 7830–7835.
Glass Ä, Karopka T, Wolkenhauer O. (2006). Bioinformatics and The Virtual Cell (Bioinformatik und die Virtuelle Zelle). InformationTechnology, 48: 44–51.
Gillete M.U., Sejnowski T.J. (2005). Biological clocks coordinately keep life on time. Science, 309: 1196–1198.
Hoagland D, Arnon D. (1950). The water-culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station Circular 347.
Jacobs W.P., Bullwinkel B. (1953). Compensatory growth in coleus shoots. American Journal of Botany, 40: 385–392.
Jacobs W.P, Suthers H.B, (1974). Effect of leaf excision on flowering of Xanthium apical buds in culture under inductive and noninductive photoperiods. American Journal of Botany, 61: 1016–1020.
Klingenberg C.P. (1998). Heterochrony and allometry: the analysis of evolutionary change in ontogeny. Biological Reviews, 79: 79–123.
Mathai J.C, Sauna Z.E, John O, Sitaramam V. (1993). Rate limiting step in electron transport: osmotically sensitive diffusion of quinones through voids in the bilayer. Journal of Biological Chemistry, 268: 15442–15454.
Meyerowitz EM. 1997. Genetic Control of Cell Division Patterns in Developing Plants. Cell 88, 299–308.
Milner M, Patwardhan V, Bansode A, Nevagi S.A, Kulkarni S, Kamakaka R, Modak S.P. (2003). Constructing 3-D phylogenetic trees. Current Science, 85:1471–1478.
Newell A.C, Shipman P.D. (2005). Plants and Fibonacci. Journal of Statistical Physics, 121: 937–968.
Niklas K.J, Enquist B.J. (2001). Invariant scaling relationships for interspecific biomass production rates and body size. Proc. Natl. Acad. Sci., (USA), 98: 2922–2927.
Nishimura A, Ashikari M, Lin S, Takashi T, Angeles ER, Yamamoto T, Matsuoka M. (2005). Isolation of a rice regeneration quantitative trait loci gene and its application to transformation systems. Proc. Natl. Acad. Sci., (USA), 102: 11940–11944.
Okubo H. (2000). Growth Cycle and Dormancy in Plants. Editors: Viemont J.D., Crabbé J., CABI Publishing, U.K. pp.1–22.
Page R.D.M. (1996). TREEVIEW: An application to display phylogenetic trees on personal computers. Computer Applications in the BioSciences, 12: 357–358.
Raven J.A. (1997). The Vacuole: Cost-benefit analysis. In: The Plant Vacuole, Editors: Leight R.A, Sanders D., Academic Press, New York. pp.59–82.
Reiss MJ. (1989). The allometry of growth and reproduction: Cambridge University Press, Cambridge.
Richards RA. 2000. Selectable traits to increase crop photosynthesis and yield of grain crops. Journal of Experimental Botany, 51: 447–458.
Rosato A, Strandburg K.J, Prinz F., Swendsen R.H. (1987). Why the Brazil nuts are on top: size segregation of particulate matter by shaking. Physical Review Letters, 58: 1038–1040.
Rothstein E.C, Lucchesi P.A. (2005). Redox control of the cell cycle: a radical encounter. Antioxidants & redox signaling, 7: 701–703.
Shipley B, Vu T-T. (2002). Dry matter content as a measure of dry matter concentration in plants and their parts. New Phytologist, 153: 359–365.
Sitaramam V, Madhavarao C.N. (1997). The Energetic basis of Osmotolerance in plants: Physical principles. Journal of Theoretical Biology, 189: 333–352.
Slater M. (1967). Manometric methods and phosphate determination. Methods in Enzymology, 10: 19–29.
Smith B.N, Lytle C.M, Hansen L.D. (1995). Predicting plant gowth rates from dark respiration rates: an experimental approach. In: Proceedings: wildland shrub and arid land restoration symposium, Editors: Roundy B.A, McArthur E.D, Haley J.S, Mann D.K. 1993 October 19–21; Las Vegas, NV. Gen. Tech. Rep. INT-GTR=315. Ogden, UT: U.S. Department of agriculture, Forest Service, Intermountain research Station. http://www.fs.fed.us/rm/pubs/int_gtr315/4_smith.pdf.
Sokal R.R, Rohlf F.J. (1995). Biometry: the principles and practice of statistics in biological research, 3rd edition. Freeman WH, San Francisco.
West G.B, Savage V.M, Gillooly J, Enquist B.J, Woodruff W.H, Brown J.H. (2003). Why does metabolic rate scale with body size? and the subsequent correspondence. Nature, 421: 713–714.
Yin X, Struik P.C, Kropff M.J. (2004). Role of crop physiology in predicting gene-to-phenotype relationships. Trends Plant Science, 9: 426–432.