Optimising Genetics by Management (GxM) Interactions to Enhance Productivity and Quality in Indoor Lettuce Cultivation

通过管理 (GxM) 相互作用优化遗传学,提高室内生菜种植的生产力和质量

基本信息

  • 批准号:
    BB/Z514731/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 71.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2024 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Total controlled environment agriculture (TCEA; indoor or vertical farming) offers significant advantages over field agriculture that could contribute to UK food security whilst minimising environmental impacts of production. These include the capacity to match supply to demand by accelerating or slowing production cycles; the ability to produce food at high density close to population centres replacing agricultural land use and reducing emissions associated with complex supply chains; the ability to reduce inputs by precision supply of nutrients and water, and the physical exclusion of pests; and the capacity to produce consistent desirable products independent of season reducing waste associated with retailer and consumer rejection.Conversely, TCEA is dependent on electrical energy to generate light for photosynthesis and maintenance of growth environments where >90% of CO2 emissions from TCEA result from electricity use and energy usage for hydroponic lettuce production is up to 80 times greater than for field production. This highlights a need to improve the efficiency of indoor production.A key factor limiting efficiency in TCEA is conversion of light energy to biomass where plants evolved in an environment where light is often present in excess and breeding for low light environments encountered in TCEA has not been undertaken. Conversion efficiency in the field can be as little as 0.03% and while narrow band LED's can raise efficiency indoors it remains at 1-3%. However, significant intra and interspecific variation exists in light use efficiency (LUE) that can be exploited to identify mechanisms and markers for enhanced performance in TCEA. Furthermore, appropriate light and environmental management can improve the efficiency of edible biomass accumulation and offers the opportunity to modulate crop quality to meet postharvest expectations. In the proposed work we will exploit diverse lettuce populations to identify mechanisms and markers underpinning light use efficiency and harvest index. We will use knowledge gained to design experiments to optimise light and environmental management for enhanced production efficiency.The aims of the project are to:Identify the molecular determinants and markers of light use efficiency under TCEA conditions in lettuce populations.Optimise lettuce production efficiency in TCEA environments taking advantage of understanding G x M interactions.Use the flexibility of TCEA environments to optimise lettuce post-harvest quality and shelf life.Provide academia and industry with a toolkit comprising breeding markers and targets, and crop management approaches and protocols to improve the short- and long-term efficiency of TCEA.The project represents an important step towards breeding for TCEA. As crops have not previously been selected for such environments, high genetic gain is anticipated. We will deliver markers for key traits for TCEA production efficiency directly to a leading UK seed company accelerating the production of crops adapted for the indoor environment. Work to optimise production environments will provide immediate efficiency gains initially for our partners IGS and more widely through dissemination activities. Work undertaken in this proposal will reduce the environmental footprint of TCEA, drive profitability and support the UK at the forefront of this emerging technology.
总体受控环境农业(TCEA;室内或垂直农业)与现场农业具有很大的优势,可以促进英国粮食安全,同时最大程度地减少生产的环境影响。这些包括通过加速或放缓生产周期来匹配供应的能力;在靠近人口中心的高密度生产食物的能力,取代农业土地的使用以及减少与复杂供应链相关的排放;通过养分和水的精确供应以及害虫的物理排除来减少输入的能力;以及生产一致的期望产品的能力,独立于减少与零售商和消费者拒绝相关的废物的季节的能力。相反,TCEA取决于电能,以产生光合作用和维持增长环境的光合作用,而TCEA> 90%的二氧化碳排放量> 90%,由TCEA产生。用于水培生物生产的使用和能源使用量比现场生产高80倍。这强调了提高室内生产效率的需求。TCEA的关键因素限制效率是将光能量转化为生物量,在这种环境中,植物经常出现在过量的环境中,并且在TCEA中遇到的低光环境中均未繁殖。已进行。该领域的转换效率可能只有0.03%,而狭窄的带LED可以提高室内效率,但仍保持1-3%。但是,可以利用的光使用效率(LUE)存在显着的内部和种间变异,这些变化可以被利用以识别TCEA中性能增强的机制和标记。此外,适当的光线和环境管理可以提高可食用生物质积累的效率,并提供了调节作物质量以满足后预期的机会。在拟议的工作中,我们将利用不同的生菜种群来识别基于光使用效率和收获指数的机制和标记。我们将使用知识来设计实验来优化光线和环境管理以提高生产效率。环境利用理解G X M相互作用。使用TCEA环境的灵活性来优化生菜后的质量和保质期。提供包括育种标记和目标的工具包提供学术界和行业,以及作物管理方法和协议,以改善短期 - TCEA的长期效率。该项目代表了TCEA繁殖的重要一步。由于以前尚未为这种环境选择农作物,因此预计会有很高的遗传增益。我们将直接向一家英国领先的种子公司提供关键特征的主要特征标记,以加速适合室内环境的农作物的生产。优化生产环境的工作最初将为我们的合作伙伴IG提供即时的效率提高,并通过传播活动更广泛地为您提供更广泛的效率。在此提案中进行的工作将减少TCEA的环境足迹,推动盈利能力并支持英国在这项新兴技术的最前沿。

项目成果

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