Review

Genotypic differences in root traits to design drought-avoiding soybean ideotypes^☆

Différences génotypiques dans les caractéristiques des racines de soja pour concevoir des idéotypes évitant la sécheresse

¹ INP-ENSAT Toulouse, UMR AGIR, Université fédérale de Toulouse, 31326 Castanet-Tolosan, France
² INP-Purpan, Université fédérale de Toulouse, 75 voie du TOEC, 31076 Toulouse, France
³ AGIR, Université fédérale de Toulouse, INRAE, 31326 Castanet-Tolosan, France

^* Correspondence: elana.dayoub@purpan.fr

Received: 8 December 2021
Accepted: 17 May 2022

Abstract

Soybean (Glycine max (L.) Merr.) may contribute to the agro-ecological transition of cropping systems in Europe, but its productivity is severely affected by summer drought. The crop is mainly grown in southern and continental parts of Europe, whereby increasing drought and heat waves are expected in the near future. Agronomic strategies, such as early sowing, require cultivars with enhanced early plant growth traits under suboptimal conditions. Moreover, efficient water uptake by root delays dehydration and promotes drought avoidance. In general, changes in root morphology and root architecture are important pathways for plant adaptation to water stress conditions. This paper reviews the cultivar differences in soybean for root morphological and architectural traits especially during early growth stage. Previous works reported cultivar differences for root traits in soybean but they did not deal with cultivars commonly grown in Europe on which little information is available to date. Genotypic differences in available early-stage root traits can be used as a framework to design soybean ideotypes less vulnerable to drought. To this aim, high-throughput phenotyping supported by digital methods and crop modelling offer new avenues for the exploration of target root traits involved in drought avoidance.

Résumé

Le soja (Glycine max (L.) Merr.) peut contribuer à la transition agro-écologique des systèmes de culture en Europe. Cependant, sa productivité est fortement impactée par la sécheresse estivale. Cette culture est principalement pratiquée en Europe du Sud et continentale, où sécheresse et vagues de chaleur plus fréquentes et plus intenses sont attendues à l’avenir. Les stratégies agronomiques, telles que le semis précoce, nécessitent des cultivars ayant une croissance précoce accrue en conditions sous-optimales. De plus, une absorption efficace de l’eau par les racines retarde la déshydratation et participe à l’évitement de la sécheresse. En général, les changements dans la morphologie et l’architecture des racines sont des voies importantes d’adaptation de la plante au stress hydrique. S’appuyant sur une revue bibliographique, cet article vise à examiner les différences génotypiques chez le soja pour ce qui concerne les traits morphologiques et architecturaux des racines, en particulier au stade précoce. Des travaux précédents ont mis en évidence des différences entre cultivars pour les traits racinaires du soja, mais ils ne se rapportaient pas à ceux couramment cultivés en Europe, pour lesquels peu d’informations sont disponibles à ce jour. Les différences génotypiques pour les traits racinaires observées au stade précoce peuvent être exploitées pour concevoir des idéotypes de soja moins vulnérables à la sécheresse. Dans ce but, le phénotypage à haut débit soutenu par des méthodes numériques et la modélisation des cultures offrent de nouvelles pistes pour l’exploration des traits racinaires cibles impliqués dans l’évitement de la sécheresse.