Winter wheat growth stages affecting the regulation of genes expression activated by abiotic stress

Ing. Nicole Frantová

Disertační práce

Vliv růstových fází pšenice ozimé na regulaci exprese genů aktivovaných abiotickým stresem

Anotace:

Tato studie se zaměřuje na regulaci exprese genů u pšenice ozimé v reakci na abiotické stresy během různých růstových fází. Během dvou vegetačních období (2019/2020, 2020/2021) byla provedena genová analýza, která se prodloužila o třetí rok (2021/2022) pro fenologické a agronomické analýzy na Polní pokusné stanici Žabčice. Studie zahrnovala sedm odrůd pšenice ozimé (Balitus, Bohemia, IS Conditor, RGT Sacramento, Tobak, Tonnage) a jednu přesívkovou pšenici (Tybalt) na dvou odlišných stanovištích: Stará Obora a k suchu náchylnější Písky. Výsledky ukazují, že geny regulující kvetení a reakci na stres jsou citlivé na teplotu a fotoperiodu a jejich exprese se mění v závislosti na vývojových fázích. Tyto geny hrají klíčovou roli při zahájení kvetení a adaptaci na stres. Fotoperiodicky citlivé odrůdy měly vyšší výnos na stanovišti Písky, což zdůrazňuje jejich přizpůsobivost na suché podmínky v kontextu klimatických změn. Korelační a regresní analýzy odhalily komplexní vztahy mezi genovou expresí a environmentálními faktory, které ovlivňují výnos a adaptabilitu rostlin. Tento výzkum poskytuje zásadní poznatky pro šlechtění odrůd pšenice adaptovaných na specifické klimatické výzvy a navrhuje strategie pro místní management k podpoře udržitelné produktivity.

Abstract:

This study examines the regulation of gene expression in winter wheat in response to abiotic stresses during various growth stages. Gene analysis was conducted over two growing seasons (2019/2020, 2020/2021) and prolonged by a third year (2021/2022) for phenological and agronomic studies at the Field Experimental Station Žabčice. Seven winter wheat varieties (Balitus, Bohemia, IS Conditor, RGT Sacramento, Tobak, Tonnage) and one facultative wheat (Tybalt) were evaluated across two contrasting sites: Stará Obora and the drought-prone Písky. The study highlights that genes regulating flowering and stress response are sensitive to temperature and photoperiod, with expression levels varying by developmental stage. These genes play essential roles in initiating flowering and adapting to stress. Photoperiod-sensitive varieties consistently showed higher yields at the Písky site, underscoring their adaptability to dry conditions in the context of climate change. Correlation and regression analyses revealed complex interactions between gene expression and environmental factors, influencing yield and adaptability. This research provides critical insights for breeding wheat varieties adapted to specific climatic challenges and suggests local management strategies to enhance sustainable productivity.

Klíčová slova

fenologie, agronomické vlastnosti, pšenice

Keywords

wheat, phenology, agronomic traits

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 10. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Dr. Ing. Pavlína Smutná

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Doktorský studijní program:
Speciální produkce rostlinná