DOI: 10.1051/agro:2001157

Agronomie 21 (2001) 653-657

Selection of soybean (Glycine max) lines for increased tolerance of N₂ fixation to drying soil

Thomas R. Sinclair^a, Larry C. Purcell^b, Vincent Vadez^c and Rachid Serraj<sup>d

a</sup>  USDA-ARS, University of Florida, Agronomy Physiology and Genetics Laboratory, IFAS Building #350, 2005 SW 23rd Street, PO Box 110965, Gainesville, FL 32611-0965, USA
^b  Department of Agronomy, University of Arkansas, 276 Altheimer Drive, Fayetteville, AR 72704, USA
^c  University of Florida, Agronomy Department, Agronomy Physiology and Genetics Laboratory, IFAS Building #350, 2005 SW 23rd Street, PO Box 110965, Gainesville, FL 32611-0965, USA
^d  Laboratoire de Physiologie Végétale, Département de Biologie, Faculté des Sciences - Semlalia, BP 2390, Marrakech, Morocco

(Received 29 November 2000; revised 10 May 2001; accepted 24 July 2001)

Abstract
Our research offers strong evidence that N₂ fixation activity of soybean can be sustained under soil-drying conditions. The genetic resources to exploit this possibility were obtained by developing a unique screening approach to search for a germplasm source for a complex, physiological trait. From our physiological studies, we identified petiole ureide concentration as a trait associated with N₂ fixation tolerance, although the relationship was weak. Nevertheless, this specific trait was used as the initial, broad screen. Those lines identified in the initial stage were screened further in two screens of increasing intensity and greater focus on the N₂ fixation process. We have now successfully identified eight plant introductions that have demonstrated tolerance in N₂ fixation. We are now using these eight plant introductions to study in detail the physiology of the tolerance trait and to extend our efforts to breed commercial lines for increased yields under rainfed conditions.

Résumé
Amélioration de la tolérance de la fixation de N₂ au déficit hydrique chez le soja (Glycine max). Nos travaux de recherche apportent la preuve que l'activité fixatrice de N₂ peut être potentiellement améliorée en conditions de déficit hydrique. Les ressources génétiques utilisées pour exploiter cette possibilité ont été obtenues en développant une approche unique de criblage de matériel génétique pour un caractère physiologique complexe. L'étude physiologique des effets du déficit hydrique sur la fixation symbiotique nous a permis d'identifier la concentration en uréides des pétioles comme critère associé à la sensibilité de la fixation de N₂, malgré un faible coefficient de corrélation. Ce critère spécifique nous a servi à établir un criblage initial comme première étape de sélection. Les lignées identifiées comme tolérantes dans cette première étape ont été ensuite soumises à deux autres étapes de criblage avec une intensité et une précision plus grandes pour la quantification de la capacité fixatrice de N₂. Nous avons finalement réussi à identifier huit lignées introduites montrant une tolérance élevée de la fixation de N₂ au déficit hydrique. Ces lignées sont actuellement utilisées pour étudier en détail les mécanismes physiologiques de la tolérance et poursuivre nos efforts d'amélioration génétique des cultivars commerciaux de soja pour augmenter le rendement en conditions de déficit hydrique.

Key words: Glycine max / nitrogen fixation / drought / plant breeding / soybean

Mots clés : Glycine max / fixation de l'azote / sécheresse / sélection / soja

Correspondence and reprints: Thomas R. Sinclair
    e-mail: trsincl@gnv.ifas.ufl.edu

Communicated by Jean-Jacques Drevon (Montpellier, France)

© INRA, EDP Sciences 2001