SCOPUS
SCIE
Mesocotyl Elongation is Essential for Seedling Emergence Under Deep-Seeding Condition in Rice
저자
Lee, Hyun-Sook ; Sasaki, Kazuhiro ; Kang, Ju-Won ; Sato, Tadashi ; Song, Won-Yong ; Ahn, Sang-Nag
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
32
제공처
<P><B>Background</B></P><P>Direct-seeding cultivation by deep-seeding of seeds (drill seeding) is becoming popular due to the scarcity of land and labor. However, poor emergence and inadequate seedling establishment can lead to yield loss in direct-seeding cultivation by deep-sowing. In rice, mesocotyl and coleoptile are primarily responsible for seedling emergence from deeper levels of soil.</P><P><B>Results</B></P><P>Quantitative trait loci (QTLs) for mesocotyl and coleoptile length at 5-cm seeding depth were detected using 98 backcross inbred lines from a cross between Kasalath and Nipponbare. Three QTLs <I>qMel-1</I>, <I>qMel-3</I>, and <I>qMel-6</I> for mesocotyl length were identified on chromosomes 1, 3, and 6, respectively, in two independent replicates. At two QTLs, <I>qMel-1</I> and <I>qMel-3</I>, the Kasalath alleles increased mesocotyl length, whereas Nipponbare allele increased at <I>qMel-6</I>. The Nipponbare alleles at two QTLs (<I>qCol-3</I> and <I>qCol-5</I>) increased the coleoptile length. Further, seeds of 54 chromosome segment substitution lines (CSSLs) from the cross between Kasalath and Nipponbare sown at 5 cm soil depth showed a significant positive correlation between seedling emergence and mesocotyl elongation (<I>r</I> > 0.6, <I>P</I> < 0.0001), but not with coleoptile elongation (<I>r</I> = 0.05, <I>P</I> = 0.7). Seedling emergence of Nipponbare, Kasalath, and the 3 of the 54 CSSLs rapidly decreased with increasing sowing depth. Seedling emergence at seeding depths of 7 and 10 cm was faster in Kasalath and CSSL-5 that harbored the Kasalath alleles across the <I>qMel-1</I> and <I>qMel-3</I> regions than in the other two CSSLs that contained a single QTL and Nipponbare alleles. CSSL-5 showed the longest mesocotyl among the 3 CSSLs, but no difference in coleoptile length was observed among the 3 CSSLs at seeding depths of 7 and 10 cm.</P><P><B>Conclusion</B></P><P>Variation of mesocotyl elongation was found to be associated with seedling emergence at the seeding depth of 5 cm. To our knowledge, this is the first study performed using CSSLs to detect QTLs for mesocotyl or coleoptile elongation and to determine the effect of mesocotyl elongation on seedling emergence in rice. Our findings provides a foundation for developing rice cultivars that show higher seedling emergence after direct seeding by introgressing QTLs for mesocotyl elongation in rice breeding.</P><P><B>Electronic supplementary material</B></P><P>The online version of this article (doi:10.1186/s12284-017-0173-2) contains supplementary material, which is available to authorized users.</P>
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