Consortional main: Association mapping-based approach for the characterization and improvement of N-use efficiency in winter wheat  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
101794
Type K
Principal investigator Vágújfalvi, Attila
Title in Hungarian Konzorcium, fő p.: Nitrogén hasznosítási hatékonyság jellemzése és javítása őszi búzában asszociációs térképezés segítségével
Title in English Consortional main: Association mapping-based approach for the characterization and improvement of N-use efficiency in winter wheat
Keywords in Hungarian búza, asszociációs térképezés, nitrogén hasznosítási hatékonyság
Keywords in English wheat, association mapping, N-use efficiency
Discipline
Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)40 %
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Crop production (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Ortelius classification: Plant cropping systems
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Plant Molecular Biology (Centre for Agricultural Research)
Participants Ahres, Mohamed
Árendás, Tamás
Bálint, András Ferenc
Gulyás, Gergely
Hoffmann, Borbála
Monostori, István
Monostori, István
Némethné Kisgyörgy, Boglárka
Szira, Fruzsina
Szira, Fruzsina
Szira, Fruzsina
Starting date 2012-04-01
Closing date 2017-03-31
Funding (in million HUF) 37.217
FTE (full time equivalent) 9.50
state closed project
Summary in Hungarian
A mezőgazdasági művelés alatt álló területeken a növénytermesztés teljesítményét nagymértékben meghatározza a nitrogén-ellátottság mértéke. Magyarországon a legfontosabb termesztett gabonánk a búza, melynek termésmennyisége jelentősen növelhető nitrogén-tartalmú trágyák alkalmazásával, azonban kiemelkedő jelentősége ellenére sem a nitrogén hasznosítást befolyásoló gének, sem a Magyarországon köztermesztésben lévő fajták nitrogén hasznosítási hatékonysága nem ismert.
Mindezek miatt a magyar fajták N-hasznosítási hatékonyságának jellemzése, a N-hasznosítást befolyásoló lókuszok azonosítása, és kiemelkedően jó N-hasznosítással rendelkező genotípusok szelekciója a búza termésstabilitásának fokozásához vezethet, és a N-trágyázást - ezáltal a búzatermesztést - gazdaságosabbá teheti. Nem mellékesen a fajták helyesebb megválasztásával csökkenthető a trágyázás mértéke, ami a környezet - elsősorban talajvízbe elszivárgó - nitrogénterhelésének csökkenéséhez vezethet.
A pályázat céljai a következők:
1. A búza N-hasznosítási hatékonyságát befolyásoló lókuszok azonosítása asszociációs térképezés segítségével.
2. Kiemelkedő N-hasznosítási és N-felvételi hatékonysággal rendelkező genotípusok azonosítása.
3. A környezet (évjárat/termőhely) N-hasznosításra gyakorolt hatásának vizsgálata.
4. A N-hasznosítás kialakításában résztvevő kulcsfontosságú morfológiai és élettani jellegek azonosítása
A pályázat keretén belül - a kitűzött célok elérése érdekében - a résztvevők megkísérlik integrálni a nemesítés, a növénytermesztés, a kvantitatív genetika, statisztika és élettan legújabb módszereit. A pályázati támogatás egy jelentős infrastrukturális fejlesztést is tartalmaz, mivel egy legújabb technológiát alkalmazó N-tartalmat meghatározó analitikai készülék beszerzését is tervezzük.
Summary
In the agricultural regions crop production is highly dependent on the supply of N-containing fertilizers. In Hungary, the most important cereal is winter wheat, the yield of which could be dramatically increased through the application of N-containing fertilizers. However, neither the genes underlying N use-related traits, nor the N-use efficiency of the wheat varieties grown in Hungary are known.
Therefore, the classification of Hungarian wheat varieties based on their N-use efficiency, the identification of the loci affecting N use-related traits and the selection of wheat lines showing extraordinarily good N use will lead to an improvement in yield stability and will make fertilization management, and therefore wheat production, more economical. The better use of N-fertilizers could also be resulted in a reduction of groundwater pollution by nitrate leaching.
The aims of the project are the following:
1. Identifying loci affecting field N-use efficiency using a winter wheat population consisting of agronomically valuable lines.
2. Identifying genotypes with contrasting character regarding N-use; N-uptake and N-utilization efficiency. It is planned to use the association mapping approach.
3. Investigation of the effect of the environment on the N-use related traits in selected genotypes,
4. and the key morphological traits and physiological processes playing a role in N-use efficiency.
This proposal is an attempt to integrate different approaches utilising the most recent results of breeding, agronomy, quantitative genetics and statistics. An additional aim of the project is to develop the infrastructural background for N-use related studies at ARI-HAS, beacuse the acquisition of an highthrough-put N-content determining equipment is planned in the budget.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Közel 100 búzafajta teljes genomot lefedő asszociációs analízisével egy hároméves, két nitrogénszinten végzett szántóföldi kísérletben nitrogénhasznosítással és jelentős agronómiai jellegekkel asszociált markereket, kromoszómarégiókat azonosítottunk. A fenotípusos jellegek korrelációanalízisét elvégeztük, majd varianciaanalízis segítségével tanulmányoztuk a környezeti- és genetikai variancia, továbbá a kezelés hatásának szerepét a fenotípusos varianciára. A jellegekre legnagyobb mértékben az évjárat volt hatással, de a genotípus hatását is szinte miden jelleg esetében kimutattuk. E munka során azt is igazoltuk, hogy a nitrogénellátottságot jelző SPAD érték egy adott fenofázisban fajtafüggő, e fajtafüggést figyelembevételével a termésmennyiség prediktálható. A N-hasznosítás élettani hátterét a fotoszintézis és a folyamat két kulcsenzimének elemzésével is tanulmányoztuk egy szűkített fajtakörön. Az oksági kapcsolat hiánya azt jelezte, hogy e jelleg meglehetősen komplex, egy-két fő komponensre nem bontható. A liziméterben végrehajtott kísérletek igazolták, hogy a megosztva kijuttatott műtrágya jobban hasznosul, ami nem csak a nagyobb termésben nyilvánul meg, hanem a nitrogén hasznosító képességben is, továbbá egy adott műtrágya dózis felett – melynek értéke fajtától függ – a kijuttatott nitrogén nem hasznosul, hanem a környezetet szennyezi.
Results in English
Field experiments were carried out in three years at two nitrogen levels on 93 winter wheat varieties. The whole genome association study (GWAS) led to the identification of markers and chromosomal segments associated with nitrogen use efficiency and its related agronomical traits. The forthcoming analysis of the two components (NUpE and NUtE) of nitrogen use efficiency (NUE) showed higher correlation coefficients between NUE and NUpE than between NUE and NUtE in most environments. Variance analysis was applied to study the main factors influencing all the traits. It was concluded that the highest proportion of the variance is explained by the environmental effect for most traits. However, the effect of genotype also proved to be highly significant. It was also proved that the SPAD value is highly genotype-dependent and also that this parameter is useful for yield prediction applying genotype-dependent equations. The physiological background of nitrogen usage was studied by the measurement of several photosynthetic parameters and by the activity of the two key enzymes. Experiments in lysimeters proved that the excess usage of fertilizers is unnecessary since it does not lead lead to significantly higher yield, but rather, it significantly increase the loss of nitrate.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101794
Decision
Yes





 

List of publications

 
István Monostori, Tamás Árendás, Borbála Hoffmann, Gábor Galiba, Krisztián Gierczik, Fruzsina Szira, Attila Vágújfalvi: Relationship between SPAD value and grain yield can be affected by cultivar, environment and soil nitrogen content in wheat, EUPHYTICA 211: (1) 103-112, 2016
István Monostori, Tamás Árendás, Attila Vágújfalvi, Fruzsina Szira: Characterization of nitrogen use efficiency in a Hungarian winter wheat collection, Joint Meeting of EUCARPIA Section: Breeding for Nutrient Efficiency 24-26 September 2013, Göttingen, Germany, Conference booklet, p. 41., 2013
Monostori István, Árendás Tamás, Szira Fruzsina, Galiba Gábor, Gierczik Krisztián, Hoffmann Borbála, Vágújfalvi Attila: A nitrogén-hasznosítással kapcsolatos agronómiai jellegek asszociációs vizsgálata és populáció struktúra elemzése egy közép-európai őszi búza fajtagyűjteményen, XXI. Növénynemesítési Tudományos Napok 2015. március 11-12 ISBN: 978-963-8351-43-2 p.106, 2015
Hoffmann Borbála, Monostori István, Hoffmann Sándor, Szira Fruzsina, Vágújfalvi Attila: Phenotyping for Nitrogen Use Efficiency (NUE) in a Winter Wheat (Triticum aestivum L.) collection., In PhenoDays 2015. okt. 28-30. Freising, Germany. Abstract Book p. 63., 2015
Jancsó Mihály, Kun Ágnes, Szalóki Tímea, Szira Fruzsina, Monostori István, Vágújfalvi Attila, Hoffman Borbála, Bíróné Oncsik Mária: Őszi búza fajták nitrogén hasznosítási hatékonyságának vizsgálata liziméterekben., XXII. Növénynemesítési Tudományos Napok. 2016. március 10. ISBN 978-963-396-085-1 p.88., 2016
Monostori I, Árendás T, Szira F, Galiba G, Gierczik K, Hoffmann B, Vágújfalvi A: A nitrogénhasznosítással kapcsolatos agronómiai jellegek asszociációs vizsgálata és populáció struktúra elemzése egy közép-európai őszi búza fajtagyűjteményen, In: Veisz Ottó (szerk.) (szerk.) XXI. Növénynemesítési Tudományos Napok: Összefoglalók. Martonvásár: MTA ATK, 2015. pp. 106., 2015
Borbála Hoffmann, Fruzsina Szira, István Monostori, Attila Vágújfalvi, Sándor Hoffmann: Productivity of Winter Wheat (Triticum aestivum L.) cultivars depending on N-fertilization, Plant nutrition and fertilization issues for special crops. 2016. 09. 06-08.Coimbra, Portugal. Abstract Book, ISSN 1866-590X p. 16-17., 2016
Jancsó M, Szalóki T, Székely Á, Szira F, Monostori I, Árendás T, Vágújfalvi A, Hoffmann B, Oncsik M: Liziméterek a növénynemesítés szolgálatában - őszi búza fajták nitrogén hasznosítási hatékonyságának vizsgálata, Veisz Ottó (szerk.) XXIII. Növénynemesítési Tudományos Nap: összefoglalók. 160 p. Konferencia helye, ideje: Budapest, Magyarország, 2017.03.07 Budapest: Magyar Tudományos, 2017





 

Events of the project

 
2016-05-10 14:30:26
Résztvevők változása
2015-07-20 14:30:13
Résztvevők változása
2012-10-29 17:00:37
Résztvevők változása
2012-10-25 12:43:38
Résztvevők változása
2012-10-17 09:35:57
Vezető kutató váltás
Ideiglenes, megbízott vezető kutató.
2012-10-17 09:33:58
Vezető kutató váltás
Munkahelyváltás miatt szeretne lemondani vezető kutatói státuszáról.




Back »