doi: 10.15389/agrobiology.2018.5.916rus

УДК 633.111:631.524.84:58.056

Исследование поддержано Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (грант № Б18Р-028), РФФИ (грант № 18-516-00001), бюджетным проектом № 0324-2018-0018 ФИЦ ИЦиГ СО РАН.

 

ОЦЕНКА ПРИЗНАКОВ ПРОДУКТИВНОСТИ У ИНТРОГРЕССИВНЫХ
ЛИНИЙ Triticum aestivum/T. timopheevii В РАЗЛИЧНЫХ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

C.И. ВАКУЛА1, О.А. ОРЛОВСКАЯ1, Л.В. ХОТЫЛЕВА1, И.Н. ЛЕОНОВА2

Линии мягкой пшеницы с интрогрессией чужеродного генетического материала — важный источник и донор генов устойчивости к грибным патогенам. Однако для эффективного вовлечения линий в селекционный процесс необходима информация об их экологической пластичности и продуктивности в различных условиях произрастания. В этой работе впервые приведены оценки адаптивных реакций, стабильности и селекционной ценности линий мягкой пшеницы с чужеродными замещениями и транслокациями, полученные в географически отдаленных регионах. Нашей целью был сравнительный анализ проявления хозяйственно ценных признаков у линий мягкой пшеницы, содержащих чужеродный генетический материал, при выращивании на участках, расположенных в различных эколого-географических зонах — в Западной Сибири в Российской Федерации и в Республике Беларусь. В работе использовали 21 интрогрессивную линию Triticum aestivum/T. timopheevii (BC1F22-24, 2n = 42), полученную от скрещивания пяти сортов мягкой пшеницы (Саратовская 29, Скала, Иртышанка 10, Целинная 20 и Новосибирская 67) с тетраплоидной пшеницей T. timopheevii var. viticulosum. Полевые испытания линий и их родительских форм проводили в 2015 году в условиях Западно-Сибирского (Новосибирская обл.) и Восточноевропейского (г. Минск, Республика Беларусь) агроклиматических регионов. Полевой опыт закладывали в двух повторностях на делянках шириной 1 м, по 40-60 зерен в ряду и с расстоянием между рядами 20 см, распределенных по участку согласно систематическому методу. Оценку продуктивной кустистости, высоты растений, длины колоса, числа колосков в колосе, числа и массы зерен с колоса, массы 1000 зерен проводили по методическим рекомендациям ВИР им. Н.И. Вавилова (20-25 случайным образом выбранных растений каждой линии). При выращивании в двух агроэкологических регионах показано сохранение рангов пяти групп интрогрессивных гибридов по продуктивной кустистости, длине колоса, числу колосков в колосе и числу зерен с колоса (влияние условий выращивания) и нарушение иерархической структуры по высоте растений, массе зерен с колоса и масса 1000 зерен (эффект взаимодействия генотип—среда). В условиях Западно-Сибирского региона гибридные линии пшеницы, как правило, превосходили родительские формы по признакам продуктивности колоса и уступали им по высоте растения. В Восточноевропейском регионе сорта мягкой пшеницы, вовлеченные в скрещивания, уступали созданным на их основе интрогрессивным линиям только по продуктивной кустистости. Исключением был сорт Скала, который в условиях Республики Беларусь характеризовался как среднерослый с высокими значениями длины колоса и числа колосков в колосе, но c низкими значениями числа и массы зерна с колоса. Аппроксимация величины признаков продуктивности, выполненная для интрогрессивных линий и их родительских форм с использованием метода главных компонент (PCA), также указывает на значимое влияние условий выращивания. Показатели, полученные в Западно-Сибирском регионе и Беларуси, образовывали два относительно дистантных облака дисперсии, которые различаются степенью перекрывания областей, соответствующих различным комбинациям скрещивания, и их положением относительно родительских форм в пространстве PCA. По результатам исследования интрогрессивные линии, созданные с участием сортов Саратовская 29, Скала и Иртышанка 10, рекомендованы как источники генов резистентности, которые не вызывают снижения продуктивности в сравнении с исходными сортами-реципиентами.

Ключевые слова: Triticum aestivum, мягкая пшеница, тетраплоидная пшеница T. timopheevii, интрогрессивные линии, продуктивность, эколого-генетический эксперимент.

 

Полный текст

 

 

MANIFESTATION OF PRODUCTIVITY TRAITS IN Triticum aestivum/T. timopheevii INTROGRESSION LINES IN DIFFERENT ENVIRONMENTAL CONDITIONS

S.I. Vakula1, O.A. Orlovskaya1, L.V. Khotyleva1, I.N. Leonova2

Common wheat lines containing introgression of alien genetic material are an important source and donors of pathogen resistance genes. However, for the effective involvement of lines in breeding, information is needed on their ecological plasticity and productivity in different environments. This paper is the first report on estimates of adaptive responses, stability and breeding value of common wheat lines with alien substitutions and translocations in geographically distant regions. The aim of our investigation was comparative analysis of manifestation of agronomic important traits of common wheat introgression lines containing alien genetic material, when grown in different eco-geographical zones, the Western Siberia (the Russian Federation) and Eastern Europe (the Republic of Belarus). Twenty one fungal disease-resistant T. aestivum/T. timopheevii introgression lines (BC1F22-24, 2n = 42) from crossing of five common wheat varieties (Saratovskaya 29, Skala, Irtyshanka 10, Tcelinnaya 20 and Novosibirskaya 67) with tetraploid wheat T. timopheevii var. viticulosum were tested. Field evaluation of the lines and parental wheat cultivars was carried out in 2015 in the conditions of the West Siberian (Novosibirsk Region) and Eastern European (Minsk, Republic of Belarus) agro-climatic zones. The field experiment was arranged in two replicates on 1 m plots, 40-60 grains per row and 20 cm distance between rows, according to the systematic method. The evaluation of the tiller number, plant height, ear length, spikelet number, ear grain number, ear grain weight and 1000-grain weight were carried out according to the methodological recommendations of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR) (for 20-25 randomly selected plants of each line). Our results show conserved ranks of tiller number, ear length, number of spikelets per ear, and ear grain number in five groups of introgression hybrids in two agro-ecological regions, as influenced by growing conditions, while hierarchical structures for plant height, ear grain weight and 1000-grain weight dissociate due to effect of the genotype × environment interaction. In the West Siberian region, hybrid wheat lines, as a rule, overcome parental forms on productivity traits and are below them in height. In the Eastern European region, soft wheat varieties involved in crossings are inferior to the introgression lines created on their basis only on tiller number. The exception was cultivar Scala, which in the conditions of the Republic of Belarus was characterized as medium-sized with high spike-lengths and the number of spikelets per ear, but with low values of the ear grain number and ear grain weight. Approximation of the productivity of introgression lines and their parents by PCA also indicates a significant influence of environmental conditions. Observations corresponding to the Western Siberian region and Belarus constitute two relatively distant dispersion clouds, differing in the degree of overlapping of the areas corresponding to different cross combinations and their positions relative to the parental forms in the PCA space. According to the results of the research, introgression lines created on the base of varieties Saratovskaya 29, Skala and Irtyshanka 10 are recommended as sources of resistance genes without reducing productivity of recipient varieties.

Keywords: Triticum aestivum, common wheat, tetraploid wheat T. timopheevii, introgression lines, productivity, eco-genetic experiment.

 

1ГНУ Институт генетики
и цитологии НАН Беларуси,

220072 Республика Беларусь, г. Минск, ул. Академическая, 27,
e-mail: svettera@yandex.ru ✉, O.Orlovskata@igc.by, L.Khotyleva@igc.by;
2ФГБУН ФИЦ Институт цитологии
и генетики СО РАН,

630090 Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 10,
e-mail: leonova@bionet.nsc.ru

Поступила в редакцию
17 июля 2018 года

 

назад в начало