Identification of key genes regulating macronutrient accumulation and final yield in wheat under potassium deficiency

Thabet Samar G.; Safhi Fatmah Ahmed; Alqudah Ahmad M.

doi:10.1007/s11816-024-00916-2

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자료유형: 학술저널

저자정보: Thabet Samar G. (Department of Botany, Faculty of Science, Fayoum University, Fayoum 63514, Egypt) Safhi Fatmah Ahmed (Department of Biology, College of Science, Princess Nourah bint Abdulrahman University, P.O. Box 84428, Riyadh 11671, Saudi Arabia) Alqudah Ahmad M. (Biological Science Program, Department of Biological and Environmental Sciences, Collage of Art and Science, Qatar University, Doha, Qatar)

저널정보: 한국식물생명공학회 Plant Biotechnology Reports Plant Biotechnology Reports Vol.18 No.4

발행연도: 2024.8

수록면: 487 - 496 (10page)

DOI: 10.1007/s11816-024-00916-2

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Potassium defciency in wheat can signifcantly infuence the accumulation of other macronutrients and afect various yield traits. Understanding the genetic factors controlling wheat macronutrient accumulation and yield attributes is important for improved nutritional wheat quality and human health under potassium defciency This study investigated a set of 111 wheat accessions to assess their response to potassium deprivation. The accessions were subjected to two diferent levels of potassium treatment: moderate (K1) and low (K2). The wheat grains were analyzed for four macronutrients, mainly magnesium (Mg), calcium (Ca), potassium (K), and phosphorus (P), as well as yield attributes, under both treatments. A statistically signifcant decrease was observed for all assessed minerals and yield traits in wheat accessions under low potas- sium. Genome-wide association study (GWAS) analysis identifed 366 SNP markers that were signifcantly linked with all assessed macronutrients and yield parameters, regardless of the potassium treatments. Remarkably, 14 genomic regions were identifed that exhibited highly signifcant relationships with all evaluated characteristics under both treatments. Interestingly, the TraesCS1B02G359800 gene was located on chromosome 3B and annotated as protein kinases that harbor the variation of NGS, P, Mg_K2, and Mg_K1. Protein kinases can modulate the activity of ion transporters and channels, such as the High-Afnity K Transporter (HKT) family, to enhance the uptake and redistribution of potassium and other macronutrient. + Therefore, integrating these genetic insights with modern breeding techniques holds the promise of developing superior wheat varieties that can meet the challenges of global food security.

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