doi: 10.15389/agrobiology.2021.1.78rus
УДК 633.11:575.21
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 16-16-00011. Размножение селекционных линий до поколения F6-7 проводилось рамках госзадания ФИЦ ИЦиГ СО РАН № 0259-2021-0012, полевые испытания линий в Республике Татарстан проведены в соответствии с госзаданием ФИЦ КазНЦ РАН АААА-А18-118031390148-1.
ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СЕЛЕКЦИОННЫХ
ЛИНИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.) ПО ЭЛЕМЕНТАМ
СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ
СИБИРИ И ТАТАРСТАНА
А.И. СТАСЮК1 ✉, И.Н. ЛЕОНОВА1, М.Л. ПОНОМАРЕВА2,
Н.З. ВАСИЛОВА2, В.П. ШАМАНИН3, Е.А. САЛИНА4
Мягкая яровая пшеница — одна из широко возделываемых зерновых культур в Российской Федерации. Селекция яровой пшеницы направлена на создание сортов, характеризующихся высокой урожайностью и качеством зерна. Основное внимание при создании новых сортов обращают на устойчивость к климатическим факторам, которые отрицательно влияют на стабильность урожайности. Что касается скрещиваний озимых и яровых сортов пшеницы, то в настоящее время нет достаточной информации о проявлении и наследовании признаков продуктивности в более старших поколениях и в различных агроэкологических условиях. В представляемой работе мы изучили изменчивость элементов структуры урожая у 55 селекционных линий мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) поколений F6-7, полученных от скрещивания озимых сортов мягкой пшеницы с яровыми донорами генов устойчивости к бурой ржавчине, с целью выделения генотипов, перспективных в качестве источников ценных агрономических признаков. Полевые исследования проводили в 2018 году в трех регионах — в Новосибирской и Омской областях и в Республике Татарстан. Оценивали следующие элементы структуры урожая: число продуктивных стеблей, число зерен с колоса, масса зерна с колоса, масса 1000 зерен и масса зерна с растения. Экологическую пластичность линий характеризовали с помощью показателей интенсивности и устойчивости индекса стабильности. Дисперсионный анализ, выполненный по результатам экологических испытаний, свидетельствует о достоверном (p < 0,001) влиянии генотипа, внешней среды и их взаимодействия на фенотипическое проявление всех изученных признаков. Наиболее высокий вклад генотипа показан для признаков число зерен с колоса (42,8 %) и масса 1000 зерен (57,0 %). Высокий вклад условий внешней среды установлен для продуктивной кустистости (41,8 %) и массы зерна с колоса (40,3 %). Для всех признаков существенное влияние оказывало взаимодействие генотип ½ среда, вклад которого варьировал от 25,9 % (масса 1000 зерен) до 41,0 % (масса зерна с колоса), что свидетельствует о значительной реакции генотипов на изменяющиеся условия. При полевых испытаниях наблюдалась высокая изменчивость всех признаков во всех трех климатических зонах, однако степень вариаций была различной. Усредненные показатели изученных признаков были ниже в полевых условиях Омской зоны по сравнению с Новосибирской областью и Татарстаном. Более высокие флуктуации отмечены для числа зерен с колоса (от 13,0 до 69,0), массы зерна с колоса (от 0,35 г до 2,65 г) и массы зерна с растения (от 0,15 г до 6,95 г) в условиях Татарстана по сравнению с другими регионами. Расчет индексов стабильности, устойчивости индексов стабильности и индексов интенсивности установил, что 16 генотипов из 55 входят в группу сортов интенсивного типа, 35 — полуинтенсивного и 4 — экстенсивного. Анализ методом главных координат разделил образцы на четыре основных кластера по типу стабильности и интенсивности. Молекулярный анализ селекционных линий на наличие генов устойчивости к бурой ржавчине Lr6Ai#2, LrAsp5 и LrTt2, интродуцированных соответственно от Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & D.R. Dewey, Aegilops speltoides Tausch и Triticum timopheevii Zhuk., показал, что 10 линий из 55 не содержат чужеродного генетического материала. Результаты маркерного анализа на присутствие генов устойчивости не коррелировали с кластеризацией образцов по типу интенсивности и стабильности. Этот факт позволяет предположить, что наличие фрагментов чужеродного генетического материала не влияет на стабильность селекционных линий. На основании проведенных исследований были отобраны генотипы, представляющие интерес в качестве источников продуктивности.
Ключевые слова: Triticum aestivum, мягкая пшеница, экологическая пластичность, хозяйственно важные признаки, продуктивность, бурая ржавчина.
A.I. Stasyuk1 ✉, I.N. Leonova1, M.L. Ponomareva2, N.Z. Vasilova2, V.P. Shamanin3, E.A. Salina4
Spring wheat is one of the widely cultivated crops in the Russian Federation. Wheat breeding is aimed at creation of varieties characterized by high productivity and grain quality. When creating new varieties, the main attention is paid to ecological stability to environments, which negatively affects the agromomic traits and yield. Currently there is no enough information on the inheritance and manifestation of productivity traits in various agro-ecological conditions in advanced generations of the crosses between winter and spring wheat varieties. In this study, we analyzed the variability of the yield traits in wheat breeding lines (Triticum aestivum L.) of F6-7 generations, obtained from hybridization of winter wheat varieties with spring donors of leaf rust resistance genes with the aim to identify promising genotypes as ф source of valuable agronomic traits. Field trials were performed in 2018 in three regions, the Novosibirsk and Omsk region and the Republic of Tatarstan. The following traits were studied: tiller number per plant, the grain number per ear, the grain weight per ear, 1000 grain weight, and the grain weight per plant. Ecological plasticity of the lines was studied using indexes of the intensity and stability. Analysis of variance based on the results of field evaluation indicates a significant influence of the genotype, the environment and their interaction in the phenotypic manifestation of all the studied characters. The highest contribution of the genotype is shown for the grain number per ear (42.8 %) and the 1000 grain weight (57.0 %). A high contribution of environmental factors was found for tiller number (41.8 %) and grain weight per ear (40.3 %). The genotype ½ environment interaction had a significant effect on all traits, its contribution varied from 25.9 % (1000 grain weight) to 41.0 % (grain weight per ear), which indicates a significant response of genotypes to changing climatic factors. The results of field tests showed that there was a high variability of all characters in all three climatic zones, but the degree of variation differed. The averaged indicators of the studied traits were lower in the field conditions of the Omsk zone as compared to the Novosibirsk region and Tatarstan. Higher fluctuations were noted for the grain number per ear (13.0-69.0), the grain weight per ear (0.35-2.65 g), and the grain weight per plant (0.15-6.95) in Tatarstan’s environments in comparison with other regions. The estimation of stability and intensity indices showed that 16 of 55 genotypes have intensive type, 35 were semi-intensive and 4 were extensive. The grouping of samples by the principal coordinate analysis method divided the genotypes into four main clusters according to the stability and intensity parameters. Molecular analysis for the presence of leaf rust resistance genes Lr6Ai#2, LrAsp5, and LrTt2 introduced from Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & D.R. Dewey, Aegilops speltoides Tausch and Triticum timopheevii Zhuk., respectively, showed that 10 out of 55 lines do not contain alien genetic material. The results of marker analysis for the presence of resistance genes did not correlate with the clustering of samples by intensity and stability types. This fact suggests that the presence of alien genomes does not influence on the stability of breeding lines. Based on the obtained results, genotypes with valuable characters were selected as sources of productivity.
Keywords: Triticum aestivum, common wheat, ecological plastisity, agronomic traits, yield, leaf rust.
1ФГБНУ ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН, |
Поступила в редакцию |
