Intra-plant variation for progress of cell division in developing oat grains: a preliminary study

Abstract

Kauran röyhy kehittyy ylhäältä alaspäin, joten ensimmäisenä erilaistuva päätetähkylä on aina pisimmälle kehittynyt. Tämän huomattavan röyhyn sisäisen vaihtelun takia eri jyvillä on todennäköisesti hyvin erilaiset täyttymisedellytykset. Tutkimme alustavassa kokeessa kahden kauralajikkeen (Belinda ja Fiia) kukkien pölyttymistä eri osissa röyhyä ja määritimme toistomittauksin kunkin jyväaiheen solunjakautumisen etenemistä. Havaitsimme, että pölyttyminen, solujen jakaantuminen ja maksimi solumäärä vaihtelivat huomattavasti röyhyn osasta toiseen. Koko röyhyn pölyttymiseen kului yli kymmenen vuorokautta siitä, kun kehittynein röyhyn päätetähkylä oli pölyttynyt. Tässä jyvässä oli myös suurin solumäärä. Sisäjyvissä oli järjestelmällisesti vähemmän soluja kuin ulkojyvissä. Lisäkokeet osoittivat, että ulkokukan tuhoaminen ennen pölyttymistä lisäsi sisäjyvän painoa huomattavasti. Sisäjyvä ei kuitenkaan tässäkään tapauksessa painanut yhtä paljon kuin koskemattomien kontrolliröyhyjen ulkojyvät. Sen sijaan paljasjyväisen kauran sisäjyvä ei tullut painavammaksi, vaikka ulkokukka tuhottiin. Nämä alustavat tulokset rohkaisevat jatkamaan tutkimuksia ja rinnastamaan havaitut erot röyhyn eri osien kehittymisessä jyvän täyttymiseen, jyvän painoon sekä laatuvaihteluun.

Development of an oat panicle proceeds from the uppermost terminal spikelet downward to the base of the panicle. The intra-panicle variation in development is likely to influence potential grain size. This may result from differences in activity and duration of the cell division phase, vascular transport capacity, duration of filling period and/or hormonal balance. In this preliminary survey we studied intra-panicle variation in pollination (when clusters of pollen were visibly attached to stigmatic branches) of florets and cell division in developing grains immediately after pollination of the oat cultivars Belinda and Fiia. We found substantial intra-panicle variation for both traits. The highest cell number was found in the uppermost, most advanced, primary grain, while secondary grains tended to have fewer cells compared with their counterpart primary grains irrespective of their position. Results of an additional experiment indicated that death of the primary floret in the conventional oat cultivar Virma prior to pollination, resulted in higher weight of secondary grain, though this never equalled that of the primary counterpart. This limited growth capacity may partly result from lower cell number. These results encourage us to continue with experiments on the contribution of groat cell number to sink strength and grain-filling capacity.