パン小麦の気孔密度の低下は、水使用効率の向上につながります

小麦は主食であり、水制限の環境で頻繁に栽培されています。穀物の収量を維持できる場合、作物の水使用効率を改善することが望ましいでしょう。表皮パターニング因子（EPF）遺伝子発現の操作を介して小麦口内密度の減少が水使用効率を改善できるかどうかを調査しました。我々の結果は、EPF過剰発現小麦植物における気孔密度の重度の減少が収量に有害な結果をもたらすことを示しています。しかし、気孔密度がより中程度の減少（つまり、耕うん前の葉の気孔密度の50％未満の減少）の小麦植物は、固有の水使用効率の増加と相まって、コントロールと区別できない収量を得ていました。これらの中程度に減少した気孔密度植物の収量は、干ばつおよびCO2の上昇条件下での対照植物の収量と同等でした。我々のデータは、他の草で観察された小麦の気孔発達のEPFを介した制御が続くことを示しており、収量損失なしに水制限環境に耐えることができる繁殖小麦植物のツールとして気孔密度の可能性を特定します。

Wheat is a staple crop, frequently cultivated in water-restricted environments. Improving crop water-use efficiency would be desirable if grain yield can be maintained. We investigated whether a decrease in wheat stomatal density via the manipulation of epidermal patterning factor (EPF) gene expression could improve water-use efficiency. Our results show that severe reductions in stomatal density in EPF-overexpressing wheat plants have a detrimental outcome on yields. However, wheat plants with a more moderate reduction in stomatal density (i.e. <50% reduction in stomatal density on leaves prior to tillering) had yields indistinguishable from controls, coupled with an increase in intrinsic water-use efficiency. Yields of these moderately reduced stomatal density plants were also comparable with those of control plants under conditions of drought and elevated CO2. Our data demonstrate that EPF-mediated control of wheat stomatal development follows that observed in other grasses, and we identify the potential of stomatal density as a tool for breeding wheat plants that are better able to withstand water-restricted environments without yield loss.