Perspective on Wheat Yield and Quality with Reduced Nitrogen Supply

HighlightsWheat production has been criticized because of a Janus-faced nature for the use of nitrogen (N) fertilizer: it beneficially produces high quality and/or high yields but also has potential negative environmental impacts.Crop production and N management therefore present a sustainability dilemma. A high N application is obligatory because high wheat protein content is important for baking quality, but simultaneously, high N may cause environmental N pollution via leaching or gaseous N losses.Solutions involve both the optimization of the management of N fertilizer and breeding strategies to improve N use efficiency of the crops.A conventional but relatively easily achievable solution would be improving yield stability as a critical factor to improve N use efficiency. A novel approach may be to manipulate wheat grain N demand by selectively reducing some storage proteins to help reduce N fertilizer inputs.Wheat is an important cereal crop with a high demand for nitrogen (N) fertilizer to enable the grain protein accumulation that is necessary for baking and processing quality. Here, perspectives for the development of improved wheat genotypes with higher yield stability, better grain quality, and improved N use efficiency to lower environmental impacts are discussed. The development of improved wheat genotypes, for example, genotypes that lack storage proteins that do not contribute to baking quality (e.g., by genome editing), in combination with appropriate N fertilizer management to prevent N losses into the environment underpins a novel approach to improving N use efficiency. This approach may be particularly applicable to wheats grown for animal feed, which have lower quality and functionality requirements.

چشم‌انداز محصول و کیفیت گندم با کاهش مصرف نیتروژن

تولید HighlightsWheat به دلیل ماهیت Janus برای استفاده از کود نیتروژن (N)مورد انتقاد قرار گرفته‌است. کاربرد بالای N الزامی است چون مقدار پروتیین بلند گندم برای کیفیت نانوایی مهم است، اما به طور همزمان، N ممکن است باعث آلودگی منابع زیست‌محیطی از طریق آبشویی یا منابع گازی شود که هر دو بهینه‌سازی مدیریت کود N و استراتژی‌های اصلاحی برای بهبود کارایی استفاده از محصولات کشاورزی را شامل می‌شوند. یک راه‌حل معمولی اما نسبتا آسان، پایداری عملکرد را به عنوان یک عامل حیاتی برای بهبود بهره‌وری استفاده از N بهبود می‌دهد. یک روش جدید ممکن است برای دستکاری انتخابی پروتیین دانه گندم توسط کاهش انتخابی برخی از پروتئین‌های ذخیره‌ای برای کمک به کاهش مصرف کود N، یک محصول غله مهم با تقاضای زیاد برای کود نیتروژن (N)باشد تا انباشت پروتئین دانه که برای پخت و کیفیت فرآوری لازم است را فراهم کند. در اینجا، دیدگاه‌ها برای توسعه ژنوتیپ‌های پیشرفته گندم با پایداری عملکرد بالاتر، کیفیت دانه بهتر، و بهبود کارایی مصرف N برای کاهش اثرات زیست‌محیطی مورد بحث قرار می‌گیرند. برای مثال، توسعه ژنوتیپ‌های پیشرفته گندم، برای مثال، ژنوتیپ‌هایی که فاقد پروتئین‌های ذخیره‌ای هستند که به کیفیت نانوایی کمک نمی‌کنند (به عنوان مثال، با ویرایش ژنوم)، در ترکیب با مدیریت مناسب کود N برای جلوگیری از تلفات N به محیط پشتیبان یک رویکرد جدید برای بهبود کارایی استفاده از N. این روش ممکن است به ویژه برای گندم رشد یافته برای غذای حیوانات قابل کاربرد باشد، که دارای کیفیت و قابلیت‌های پایین تری هستند.