Crop Improvement

फसल सुधार

अनुसंधान केन्द्र बिन्दु

अधिक उपज, जैविक एवं अजैविक तनाव सहनशीलता के लिए गेहूँ प्रजनन।
महत्वपूर्ण गुणों के लिए गैर पारम्परिक स्रोतों का उपयाग करके गेहूँ में पूर्व प्रजनन।
चपाती एवं कठिया गेहूँ के पोषण एवं उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार।
गेहूँ सुधार के लिए आणविक, पादप एवं जैव रासायनिक उपकरणों का उपयोग करना।
गेहूँ में पोषक तत्व, पानी एवं विकिरण उपयोग दक्षता में सुधार।
नई उन्नतशील गेहूँ किस्मों के बीज का प्रतिस्थापन एवं गतिशीलता को बढावा।
गेहूँ की नवीनतम उन्नत किस्मों के बीजों का तेजी से प्रतिस्थापन और उनके अंगीकरण के लिए बीज गतिशालता को बढ़ावा।

अनुसंधान उपलब्धियाँ/विकसित तकनीकें

भारतीय गेहूँ एवं जौ अनुसंधान संस्थान, करनाल के फसल सुधार विभाग ने अखिल भारतीय समन्वित परियोजना के सहयोग से गेहूँ (चपाती, कठिया एवं खपली) की 568 किस्मों को जारी करने में योगदान दिया।
संस्थान द्वारा देश के विभिन्न क्षेत्रों की विभिन्न उत्पादन परिस्थितियों के लिए गेहूँ की 33 किस्मों को विकसित एवं अनुमोदित किया गया।
विभिन्न कृषि संबंधित महत्वपूर्ण गुणों के लिए भाकृअनुप-एनबीपीजीआर, नई दिल्ली में गेहूँ के कुल 368 आनुवंशिक स्टॉकों को पंजीकृत किया गया। इनमें से 110 आनुवंशिक स्टॉक भाकृअनुप-भारतीय गेहूँ एवं जौ अनुसंधान संस्थान, करनाल द्वारा विकसित किए गए।
कृषि एवं सहकारिता विभाग, भारत सरकार के इंडेंट के अनुसार संस्थान द्वारा विकसित डीबीडब्ल्यू 187, डीबीडब्ल्यू 303, डीबीडब्ल्यू 222 एवं डीबीडब्ल्यू 327 गेहूँ की शीर्ष निर्दिष्ट किस्में हैं।
संस्थान के द्वारा एकीकृत बीज विक्रय, इन्वेंटरी एवं वित प्रबंधन सॉफ्टवेयर को वास्तविक सूची बनाये रखने, प्रजनक एवं सत्य अंकित (टीएल) बीज विक्रय के लिए बिल उत्पन्न करने, लेन देन आईडी को बिल के साथ एकीकृत करने और किस्मों के अनुसार विक्रय रिपोर्ट तैयार करने, राज्यवार पंजीकृत किसानों की संख्या तथा बीज उठाने वाले हितधारकों का ब्यौरा रखने के लिए विकसित किया गया।
सार्वजनिक-निजि भागीदारी को मजबूती प्रदान करने के लिए भारतीय गेहूँ एवं जौ अनुसंधान संस्थान द्वारा विकसित गेहूँ की किस्मों के लिए निजी बीज कम्पनियों के साथ कुल 1147 एमओयू पर हस्ताक्षर किए गए जिससे लगभग 2 करोड रुपये का राजस्व अर्जित हुआ।
भारतीय गेहूँ एवं जौ अनुसंधान संस्थान के सीमिट, मैक्सिको, इकार्डा, मोरक्को एवं जिरकॉस, जापान के साथ सुदृढ शोध और विकास के लिए सहयोगात्मक सम्बन्ध है और संस्थान में कई अनुसंधान परियोजनाएँ जारी हैं।
संस्थान ने प्लांट जीनोम सेवियर कम्यूनिटि अवार्ड, 2012-13 के लिए लोकल लेंड रेस के पंजीकरण के लिए राजस्थान के खार्ची गावँ के समुदाय को आवेदन की प्रक्रिया की सुविधा प्रदान की, जिसे पौधा किस्म एवं कृषक अधिकार के तहत संरक्षण, नई दिल्ली द्वारा प्रदान किया गया।
रतुआ रोगों की रोकथाम के लिए रतुआ प्रतिरोधी किस्मों के संचालन के लिए प्रतिष्ठित बोरलोग ग्लोबल रस्ट इनिशियेटिव (बीजीआरआई) से जीन स्टीवर्डशिप अवार्ड-2018 संस्थान ने प्राप्त किया।
संस्थान को उत्कृष्ट इंटरडिसिप्लिनरी अनुसंधान टीम के लिए नानाजी देशमुख आईसीएआर पुरस्कार, 2021 से सम्मानित किया गया।

प्रमुख लक्ष्य/लक्षणों से संबंधित आनुवंशिक क्षेत्रों एवं उम्मीद्वार जीनों की पहचान

उपजः गुणसूत्र 4ए (दो), 4बी, 5ए, 6बी और 7डी पर सभी वातावरण मे पैदावार के लिए, पर्यावरण विश्लेषण द्वारा क्यूटीएल का उपयोग करके अनेक क्यूटीएल की पहचान की गयी। अधिकांश वातावरण में कुल उपज भिन्नता के उच्चतम प्रतिशत के लिए क्यूटीएल, क्रोमोसोम 4ए पर पाया गया जो कि 13.15 सेंटी मोर्गन पर स्थित था।

एक हजार दानों का भारः एक हजार दानों के भार के लिए क्रोमोसोम 5बी, 6ए, 6डी एवं 7डी पर क्यूटीएल की पहचान की गई। एक हजार दानों के भार (अधिकांश वातावरण में) के लिए कुल भिन्नता की व्याख्या करने वाला मार्कर गुणसूत्र 7डी पर पाया गया जो कि 12.5 सेन्टी मोर्गन पर स्थित था।

दाने भरने की अवधि एवं दानों की संख्याः इन गुणों से संबंधित स्थाई क्यूटीएल गुणसूत्र 1बी, 2बी, 3बी, 5ए और 6बी पर पहचाने गए जिनका लोड मान 2.9 से 5.0 तक पाया गया और संबंधित फीनोटाइपिंग भिन्नता 12-22 प्रतिशत तक पायी गई। दाने भरने की अवधि एवं ताप संवेदनशीलता सूचकांक के लिए क्यूटीएल को क्रमशः गुणसूत्र 1बी और 5ए के साथ देर से बुआई एवं उत्पादक कल्ले, देर से बुआई एवं दाने भरने की अवधि के साथ पाया गया। गर्मी सहिष्णुता के लक्ष्य को ध्यान मे रखकर आणविक गेहूँ प्रजनन कार्यक्रमों के लिए इन जीनोमिक रीजनों का उपयोग किया जा सकता है।

करनाल बंटः दो वर्ष की अवधि के दौरान एक सुसंगत क्यूटीएल (क्यूकेबीडीडब्ल्यूआर- 5बीएल.21), जिसे गुणसूत्र 5बी मार्कर एसडब्ल्यूएमसी235 एवं एसबार्क140 के अंतराल पर मैप किया गया, जिसका फीनोटाइपिंग विचरण 18 प्रतिशत पाया गया।

काला रतुआ प्रतिरोधकता (यूजी 99): ज्ञात जीन एसआर2 एवं एलआर34 से जुडे मार्करो सहित यूजी 99 प्रतिरोध से जुडे 12 मार्करों की पहचान की गई। अन्य मार्कर क्रोमोसोन के ऐसे क्षेत्रों मे स्थित थे जहाँ पहले कोई एसआर जीन रिपोर्ट नही किया गया। जिसमें गुणसूत्र 1ए, 2बी, 4ए एवं 7बी पर एक-एक, गुणसूत्र 5बी पर दो और गुणसूत्र 6बी पर चार शामिल थे।

पर्ण झुलसा प्रतिरोधः दो क्यूटीएल को क्रोमोसोम 7बीएल और 7डीएल पर मैप किया गया। जो क्रमशः वर्षो एवं स्थानों के विश्लेषण के बाद 11.5 प्रतिशत एवं 9.5 प्रतिशत फीनोटाइपिंग विभिन्नता दर्शाते हैं। इन जगहों में पर्ण झुलसा के प्रतिरोध के लिए बीएच 1146 का योगदान पाया गया।

गुल्लीडंडा की सहनशीलता के लिए डायग्नोस्टिक मार्कर

गुल्लीडंडा सहनशीलता का तीव्रता से पता लगाना

पीसीआर-एसएससीपी परिक्षण विधि विकसित की गई, जिनने एसीसीईज जीन के सीटी डॉमेन में उत्परिवर्तन को रोकने के लिए 17 प्रतिरोधी पोपुलेशन्स की पुष्टि की। यह पीसीआर-एसएससीपी विश्लेषण के माध्यम से गुल्लीडंडा की एसीसीइज हर्बिसाइड प्रतिरोध एवं हर्बिसाइड संवेदनशील पोपुलेशन की त्वरित एवं आसान आणविक निदान की पहली रिपोर्ट है। गैर-विकृत पृष्ठ पर पांच विशिष्ट इलेक्ट्रोफेरेटिक पैटर्न का अवलोकन किया गया तथा चार पैटर्न गुल्लीडंडा में एसीसीइज हर्बिसाइड प्रतिरोध से जुड़े पाए गए थे।

आणिवक जीव विज्ञान के माध्यम से गेहूँ में अजैविक तनाव को कम करना

माईक्रोआरएनए एवं उनके लक्ष्य जीन का विशलेषण :

गेहूँ मे पहली बार एमआईआर529ए और एमआईआर1029 की उपस्थिति की पुष्टि की गई जो जीनोटाईप सूखा के प्रति सहिष्णु थे, उनके एमआईआर3939 व एमआईआर397ए का अधिकतम संचय देखा गया।

एमआईआरएनएएस का विनियम :

अजैविक तनाव के अंतर्गत दो एमआईआरएस क्रमशः एमआईआर168, एमआईआर397 को विनियमित किया गया था और एमआईआर172 को नियंत्रित किया गया। हलाकि, एमआईआर164 और एमआईआर1029 की लवणीय तनाव के विपरित कम तापमान एवं ऑस्मोटिक तनाव के तहत नियंत्रित थे।

अजैविक तनाव के तहत पाँच नये एमआईआरएनएएस :

पाँच नए एमआईआरएनएएस की अजैविक तनाव के प्रति उत्तरदायी के तौर पर पहचान की गई और उन्हें टीए-एमआईआर5653, टीए-एमआईआर855, टीए-एमआईआर819के, टीए-एमआईआर3708 और टीए-एमआईआर5156 नाम दिया गया। इसके अलावा, पहले से पहचाने गये चार एमआईआरएनए यानी, टीए-एमआईआर1122, टीए-एमआईआर1117, टीए-एमआईआर1134 एवं टीए-एमआईआर1133 की नई ईएसटी अनुक्रम मे पहचान की गई।

तापमान सहनशीलता :

गेहूँ के स्वदेशी संग्रह मे तापमान के प्रति सहनशीलताः

पाचँ परिग्रहण अर्थात आईसी29007बी एवं आईसी4537ए आईसी47993ए, आईसी55707बी एवं आईसी59534, जिनका तापमान संवेदनशील सूंचकाक 1 से कम है, को तापमान सहिष्णु पाया गया। जिनमें से दो परिग्रहण; आईसी47993ए और आईसी55707बी को उच्च तापमान सहनशीलता सूचकांक के लिए पाया गया।

गुणीय सहयोग :

कोशिका झिल्ली स्थिरता, केनोपी तापमान अवसाद, बायोमास, संवेदनषीलता सूचकांक एवं पैदावार के बीच सकरात्मक एवं महत्वपूर्ण सहसंबंध पाया गया। कुल 41 पॉलीमॉर्फिक मार्कर के द्वारा आनुवंशिक विविधता को मूल्यांकन करने के उपरांत, उनका 15 फीनोटाइपिक गुणों को, जो तनाव व गैर-तनाव की सिथति में औसत के साथ तुलनात्मक अध्यन किया गया। एसएसआर मान के लिए औसतन पॉलीमॉर्फिक इनफोरमेशन कन्टेन्ट (पीआईसी) 0.38 तथा इनकी रेंज 0.12-0.75 थी।

मार्कर प्राकृतिक संगठन :

माइक्रोसेटेलाइट मार्कर संगठन जैसे एक्सपीएसपी3094 एवं एक्सजीडब्ल्यूएम131 के साथ सीएफएल (एफवी/एफएम) एवं क्लोरोफिल के लिए कॉफिसिएंट ऑफ डिटरमिनेशन (आर 2) मान क्रमशः 12 एवं 8 प्रतिशत पाया गया।

अप्रत्यक्ष चयन मानदंड के रूप में हज़ार-दानों का भार :

जीनोटाईप राज 4014 और डब्ल्यूएच 730 से एक रिकोबिनेंट इनब्रेड मैपिंग पॉपुलेशन (आरआईएल) विकसित की गई, इस मैपिंग पोपूलेशन का उपयोग ताप तनाव हेतु मूल्यांकन के लिए किया गया। रिग्रेशन विश्लेषण मे पाया गया कि आरआईएल के हजार दानों का वजन दो मार्करों, एक्सपीएसपी3094 और एक्सजीडब्ल्यूएम282 के साथ सहसंबंध साहचर्य पाया गया जिनका कॉफीसियेन्ट आफ डिटरमिनेशन (आर2) मान क्रमशः 0.14 एवं 0.11 था।

तापमान सहनशीलता के प्रति आणविक दृष्टिकोण :

तापमान तनाव के तहत कार्यिकी गुणों के साथ एचएसपी जीन के एसएससीपी वेरिएंट का साहचार्यः सिंगल-स्ट्रैंड कंफर्मेशन पॉलीमॉर्फिज्म विश्लेषण में सात अलग-अलग हैप्लोटाइप्स को एचएसपी 16.9 से उत्पादित किया गया। जबकि केवल दो हैप्लोटाइप को एचएसपी 23.5, एचएसपी 90ए एवं एचएसपी 90बी से उत्पादित किया गया।

एचएसपी 20 जीन फैमिली एवं उनकी अवकल अभिव्यक्ति की पहचान :

पहली बार पूर्ण लम्बाई वाले गेहूँ की एचएसपी20 (टीएएचएसपी 20) प्रोटीन एवं एसीडी क्षेत्र के 3 डी मॉडल की पहचान की गई। गेहूँ एवं जौ के विभिन्न विकासात्मक चरणों का डिजिटल एक्सपरेशन (अभिव्यक्ति) विश्लेषण भी किया गया।

जलवायु परिवर्तन के तहत तापमान नियंत्रित फीनोटाइपिंग सुविधा :

एक नई सुविधा को विकसित किया गया जो कि फसल विकास के किसी भी चरण में वांछित तापमान पर बड़े भूखंड आकार (जैसे कि खेतों में) में गेहूँ के कई जीनोटाइप्स की स्क्रीनिंग की अनुमति देता है जबकि शेष अवधि में पौधों को प्राकृतिक वातावरण में बढ़ने की अनुमति प्रदान करती है।

जड़ प्रणाली एवं जल अवशोषण में सुधार के लिए प्रजनन दृष्टिकोण :

जल उपयोग क्षमता में सुधार के लिए एक नया प्रजनन दृष्टिकोण विकसित किया गया। यह प्रस्तावित किया गया कि गहरी जड़ प्रणाली के साथ गेहूँ की किस्में सतह से गहराई तक शाखा मूल घनत्व का एक पुनर्वितरण और गहराई पर अधिक रेडियल हाइड्रोलिक चालकता के साथ वर्षा सिंचित प्रणालियों में अधिक उपज होगी, जहाँ फसलें अनाज भरने के लिए गहरे पानी पर निर्भर करती हैं।

उपलब्ध सुविधाएँ :

भाकृअनुप-भारतीय गेहूँ एवं जौ अनुसंधान संस्थान, क्षेत्रीय स्टेशन दालंग मैदान (हिमाचल प्रदेश) में ग्रीष्मकालीन नर्सरी सुविधा गेहूँ एवं जौ जैसी रबी फसलों के प्रजनन चक्र को गति प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इस अत्याधुनिक सुविधा को रणनीतिक रूप से प्रजनन पीढ़ी की प्रगति को सुविधाजनक बनाने के लिए तैयार किया है ताकि शोधकर्ताओ को एक ही वर्ष में दो बार फसल पीढ़ियों को उगाने में मदद मिल सके।
तापमान-नियंत्रित फीनोटाइपिंग सुविधा एक अत्याधुनिक सुविधा है जिसे बेहतर तापमान सहिष्णुता के साथ गेहूँ एवं जौ प्रविष्टियो का मूल्यांकन और पहचान करने के लिए डिजाईन किया गया है।
रेन आउट शेल्टर सुविधा एक विशेष बुनियादी ढांचा है जिसे गेहूँ एवं जौ प्रविष्टियों को सूखा सहनशीलता का मूल्यांकन करने के लिए डिजाइन किया गया है। यह सुविधा कम सिंचाई वाली प्रविष्टियों की पहचान करने एवं अनुसंधानकर्ताओ को पानी के तनाव/सूखे के प्रभाव का फसल की वृद्धि, विकास एवं पैदावार वाले कारकों के अध्ययन करने की अनुमति देती है।
यह संस्थान गेहूँ एवं जौ की आनुवंशिक विविधता को संरक्षित करने के लिए जननद्रव्य के दीर्घकालिक भंडारण की उन्नत सुविधाओं से सुसज्जित है। ये सुविधाएँ भविष्य के प्रजनन कार्यक्रमों, अनुसंधान एवं कृषि स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए आनुवंशिक संसाधनों की सुरक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
संस्थान में गेहूँ एवं जौ जननद्रव्य की विशिष्टता, एकरूपता और स्थिरता (डीयूएस) गुणों के वर्णन करने के लिए व्यापक सुविधाएँ उप्लबध है। ये सुविधाएँ जननद्रव्य में विशिष्ट गुणों की पहचान करने और उनका दस्तावेजीकरण करने, पौधे की किस्मों के संरक्षण एवं कृषक अधिकार संरक्षण अधिनियम 2001 का अनुपालन करने और सुनिश्चित करने एवं विभिन्न प्रकार के पंजीकरण करने तथा बौद्धिक संपदा अधिकारों में प्रजनकों को समर्थन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
संस्थान ने गेहूँ एवं जौ के दानों में लौह और जस्ते की मात्रा का तेजी से और सटीक आकलन करने के लिए एक उन्नत एक्स-रे फ्लोरोसेंस (एक्सआरएफ) स्पेक्ट्रोस्कोपी सुविधा स्थापित की गई है। यह सुविधा बायोफोर्टिफाइड किस्मों की पहचान करने तथा उन्हें बढ़ावा देने के प्रयासों का समर्थन करती है जो सूक्ष्म पोषक तत्वों की कमी को दूर करने तथा पोषण सुरक्षा को मजबूती प्रदान करने में योगदान देती है।
संस्थान में 4 टन प्रति घंटे (टीपीएच) की क्षमता के साथ एक अत्याधुनिक बीज प्रसंस्करण संयंत्र उपलब्ध है। यह सुविधा गेहूँ एवं जौ के उच्च गुणवत्ता वाले बीजों का उत्पादन करने, प्रजनन कार्यक्रमों को समर्थन देने और किसानों एवं हितधारकों को बेहतर रोपण सामग्री की उपलब्धता सुनिश्चित कराने में महत्वपूर्ण भूमिका अदा करती है।
संस्थान में क्रिसपर केस-9 प्रौद्यौगिकी को नियोजित करने वाली एक जीन संपादन सुविधा भी उपलब्ध है।
जैविक प्रक्रियाओं के लिए उन्नत प्रौद्योगिकियों और बुनियादी ढाँचे से युक्त विशेष अनुसंधान एवं विकास सुविधा के एक जैव-प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला भी स्थापित की गई है।

Crop Improvement

Research Focus

Wheat breeding for high yield, biotic and abiotic stress tolerance
Pre-breeding utilizing non-conventional sources for traits of economic importance
Improving the nutritional and end-product quality of bread and durum wheat
Integrating molecular, physiological and biochemical tools for wheat improvement
Improving nutrient, water, and radiation use efficiency in wheat
Addressing seed dynamics for faster seed replacement and adoption of new improved wheat varieties

Research Achievements/ Technologies Developed

The Crop Improvement Division of ICAR-IIWBR, Karnal facilitated the release of 568 wheat (aestivum, durum, dicoccum and triticale) varieties since the inception of AICRP, Wheat and Barley.
A total of 33 wheat varieties have been developed and released by the IIWBR for different production conditions across zones.
A total of 368 wheat genetic stocks have been registered with ICAR-NBPGR, New Delhi for different agronomically important traits, out of which 110 have been developed by ICAR-IIWBR, Karnal.
Four wheat varieties viz., DBW187, DBW303, DBW222, DBW327 developed by ICAR-IIWBR are the top indented varieties as per the DAC indent.
IIWBR- Unified Seed Sale, Inventory and Finance Management Software was developed to maintain the real time inventory, generation of bill for Breeder Seed and TL Seed Sale, integration of transaction ids with bill, generating reports of variety wise sale, state wise number of farmers registered and actual number of farmers lifted the seed
To strengthen the Public Private Partnership a total of 1147 MoAs’ have been signed with the private seed companies for the IIWBR developed wheat varieties and a revenue of about 6.2 crore rupees was generated
ICAR-IIWBR, Karnal has strong research and development linkages with CIMMYT, Mexico, ICARDA, Morocco and JIRCAS, Japan and research projects in collaboration mode are continuing.
ICAR-IIWBR, Karnal facilitated the application of Community of Kharchi Village, Rajasthan for the registration of Kharchia a local land race for the Plant Genome Saviour Community Awards -2012-13, which was bestowed upon by the PPVFR&A , New Delhi
ICAR-IIWBR, Karnal received the prestigious Borlaug Global Rust Initiative (BGRI) Gene Stewardship Award – 2018 for the deployment of rust resistant varieties to tackle the rust diseases
Nanaji Deshmukh ICAR Award for Outstanding Interdisciplinary Team Research was awarded during 2021.

Identification of genomic regions and candidate genes associated with key target Traits

Grain Yield: Several QTL were identified for yield across all environments using QTL by environment analysis on chromosomes 4A (two), 4B, 5A, 6B, and 7D. The QTL accounting for the highest percentage of total yield variation in most environments was located on chromosome 4A, positioned at 13.15 cM.

Thousand Kernel Weight (TKW): QTLs for TKW were identified on chromosomes 5B, 6A, 6D, and 7D-b. The marker explaining the highest percentage of total variation accounting for TKW (in most environments) was located on chromosome 7D-b, positioned at 12.5 cM.

Grain Filling Duration and Grain Number: Stable QTLs associated with these traits were identified on chromosomes 1B, 2B, 3B, 5A and 6B. The LOD value ranged from 2.9 to 5.0 and the corresponding phenotyping variation explained ranged from 12.0–22%. QTL for heat susceptibility index for the grain filling duration were colocalized with QTL for productive tillers under late sown and GFD under late-sown condition on chromosomes 1B and 5A, respectively. These genomic regions could be exploited for molecular wheat breeding programmes targeting heat tolerance

Karnal Bunt: One consistent QTL (Qkb.dwr-5BL.1) across 2 yr, which was mapped in the interval Xwmc235 and Xbarc140 on chromosome 5B accounting up to 18% of phenotypic variance

Stem Rust Resistance (Ug99): Twelve loci associated with Ug99 resistance were identified including markers linked to known genes Sr2 and Lr34. Other markers were located in the chromosome regions where no Sr genes have been previously reported, including one each on chromosomes 1A, 2B, 4A and 7B, two on chromosome 5B and four on chromosome 6B

Spot Blotch Resistance: Two QTLs were mapped on chromosome 7BL and 7DL explaining phenotypic variation of 11.4 percent and 9.5 percent over the years and locations, respectively. The spot blotch resistance at these loci was contributed by the parent ‘BH 1146’.

Diagnostic markers for Herbicide Tolerance in Phlaris minor

Rapid detection of herbicide tolerance

The PCR-SSCP test developed which confirmed 17 resistant populations to contain mutations in CT domain of ACCase gene. This is the first report of rapid and easy molecular diagnosis of ACCase herbicide resistant and herbicide-sensitive population of P. minor through PCR-SSCP analysis. Five distinctive electrophoretic patterns on non-denaturing PAGE were observed, and four patterns were found to be associated with ACCase herbicide resistance in P. minor.

Mitigating Abiotic Stress in wheat through molecular biology

Analysis of MicroRNAs and their target genes: First time, validated the presence of miR529a and miR1029 in wheat. In drought-tolerant wheat genotypes, maximum accumulation of miR393a and miR397a was observed.

Regulation of miRNAs: Under abiotic stresses two miRNAs viz., miR168, miR397 were down regulated and miR172 was up-regulated. However, miR164 and miR1029 were up-regulated under cold and osmotic stresses in contrast to salt stress.

Five new miRNAs under abiotic stress: Five new abiotic stress-responsive miRNAs were predicted and named Ta-miR5653, Ta-miR855, Ta-miR819k, Ta-miR3708 and Ta-miR5156. In addition, four previously identified miRNA i.e., Ta-miR1122, miR1117, Ta-miR1134 and Ta-miR1133 were predicted in newly identified EST sequence

Heat Tolerance

Heat Tolerance in Indigenous collection of wheat: Five accessions namely; IC 29007B, IC 45437, IC 47993A, IC 55707B and IC 59534, having heat susceptibility index less than 1 were reported as heat tolerant. Two of these accessions; IC 47993A, IC 55707B had high heat tolerance index.

Trait association: A positive and significant correlation among cell membrane stability, canopy temperature depression, biomass, susceptibility index and grain yield was shown. Genetic diversity assessed by 41 polymorphic simple sequence repeat (SSR) markers was compared with diversity evaluated for 15 phenotypic traits averaged over stress and non-stress field conditions. The mean polymorphic information content for SSR value was 0.38 with range of 0.12–0.75

Marker Trait Association: Association of microsatellite markers viz., Xpsp3094 and Xgwm131 with coefficients of determination (R2) values for CFL (Fv/Fm) and Chl as 12 and 8 %, respectively was reported.

Thousand-Grain Weights (TGW) as an Indirect Selection Criterion: A Recombinant Inbred (RIL) mapping population was developed from Raj 4014 and WH730, and evaluated for the heat stress. Regression analysis revealed significant association of TGW of RILs with two markers viz., Xpsp3094, and Xgwm282 with coefficients of determination (R2) values of 0.14 and 0.11, respectively

Molecular approaches towards Heat Tolerance
Association of SSCP variants of HSP genes with physiological traits under heat stress: Single-strand conformation polymorphism (SSCP) analysis of targeted coding sequence of different HSP genes produced seven different haplotypes from HSP 16.9, while only two haplotypes were produced from HSP 23.5, HSP 90a and HSP 90b.
Identification of HSP20 gene family and their differential expression: First time 3D model prediction of full-length wheat HSP20 (TaHSP20) protein and ACD region was reported. Digital expression analysis was also carried out various developmental stages of wheat and barley.

Temperature controlled phenotyping facility under changing climate

A novel facility has been designed that allows screening of several wheat genotypes in a larger plot size (as in the fields) at a desired temperature at any stage of crop growth, while allowing plants to grow in the natural environment during the rest of the period.

Breeding approach to improve root systems and water uptake

A new breeding approach was developed for improving water use efficiency, it was proposed that wheat varieties with a deeper root system, a redistribution of branch root density from the surface to depth, and with greater radial hydraulic conductivity at depth would have higher yields in rainfed systems where crops rely on deepwater for grain fill.

Facilities Available

The Summer Nursery Facility at the ICAR-Indian Institute of Wheat and Barley Research (IIWBR) Regional Station Dalang Maidan (HP) plays a pivotal role in accelerating the breeding cycle of rabi crops like wheat and barley. This state-of-the-art facility is strategically designed to facilitate generation advancement, enabling researchers to grow two crop generations in a single year.
The Temperature-Controlled Phenotyping Facility is a cutting-edge platform designed to evaluate and identify wheat and barley genotypes with superior heat tolerance
The Rainout Shelter Facility a specialized infrastructure designed to evaluate drought tolerance in wheat and barley genotypes. This facility provides a controlled environment to mimic water-limited conditions, allowing researchers to study the impact of drought stress on crop growth, development, and yield components.
The ICAR-Indian Institute of Wheat and Barley Research (IIWBR) is equipped with advanced facilities for the long-term storage of germplasm to preserve the genetic diversity of wheat and barley. These facilities play a vital role in safeguarding genetic resources for future breeding programs, research, and ensuring agricultural sustainability.
The ICAR-Indian Institute of Wheat and Barley Research (IIWBR) provides comprehensive facilities for Distinctness, Uniformity, and Stability (DUS) characterization of wheat and barley germplasm. These facilities play a crucial role in identifying and documenting unique traits in germplasm, ensuring compliance with the Protection of Plant Varieties and Farmers’ Rights Act (PPV&FRA), 2001 and supporting breeders in variety registration and intellectual property rights.
The ICAR-Indian Institute of Wheat and Barley Research (IIWBR) has established an advanced X-Ray Fluorescence (XRF) Spectroscopy facility for the rapid and precise estimation of iron (Fe) and zinc (Zn) content in wheat and barley grains. This facility supports efforts to identify and promote biofortified varieties that address micronutrient deficiencies and enhance nutritional security
The ICAR-Indian Institute of Wheat and Barley Research (IIWBR) houses a state-of-the-art Seed Processing Plant with a capacity of 4 Tons Per Hour (TPH). This facility is instrumental in producing high-quality seeds of wheat and barley, supporting breeding programs and ensuring the availability of superior planting material to farmers and stakeholders
A gene editing facility employing CRISPR-Cas technology
A biotechnology laboratory with specialized research and development facility equipped with advanced technologies and infrastructure to study biological processes.

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