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Grain carbon isotope composition is a marker for allocation and harvest index in wheat

Authors :
Jean‐Baptiste Domergue
Cyril Abadie
Julie Lalande
Jean‐Charles Deswarte
Eric Ober
Valérie Laurent
Céline Zimmerli
Philippe Lerebour
Laure Duchalais
Camille Bédard
Jérémy Derory
Thierry Moittie
Marlène Lamothe‐Sibold
Katia Beauchêne
Anis M. Limami
Guillaume Tcherkez
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DUPRE, Olivier
Source :
Plant, Cell and Environment, Plant, Cell and Environment, 2022, pce.14339. ⟨10.1111/pce.14339⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; The natural C-13 abundance (delta C-13) in plant leaves has been used for decades with great success in agronomy to monitor water-use efficiency and select modern cultivars adapted to dry conditions. However, in wheat, it is also important to find genotypes with high carbon allocation to spikes and grains, and thus with a high harvest index (HI) and/or low carbon losses via respiration. Finding isotope-based markers of carbon partitioning to grains would be extremely useful since isotope analyses are inexpensive and can be performed routinely at high throughput. Here, we took the advantage of a set of field trials made of more than 600 plots with several wheat cultivars and measured agronomic parameters as well as delta C-13 values in leaves and grains. We find a linear relationship between the apparent isotope discrimination between leaves and grain (denoted as Delta delta(corr)), and the respiration use efficiency-to-HI ratio. It means that overall, efficient carbon allocation to grains is associated with a small isotopic difference between leaves and grains. This effect is explained by postphotosynthetic isotope fractionations, and we show that this can be modelled by equations describing the carbon isotope composition in grains along the wheat growth cycle. Our results show that C-13 natural abundance in grains could be useful to find genotypes with better carbon allocation properties and assist current wheat breeding technologies.

Details

Language :
English
ISSN :
01407791 and 13653040
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant, Cell and Environment, Plant, Cell and Environment, 2022, pce.14339. ⟨10.1111/pce.14339⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fcc05df0a7289108a8e29e29b43fcc89
Full Text :
https://doi.org/10.1111/pce.14339⟩