DOI: https://doi.org/10.18524/2077-1746.2020.2(47).218058

СТВОРЕННЯ ІНТРОГРЕСИВНИХ ЛІНІЙ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ОЗИМОЇ З ОЗНАКАМИ СТІЙКОСТІ ДО ФІТОПАТОГЕНІВ

І. І. Моцний, О. О. Молодченкова, А. П. Смертенко, М. А. Литвиненко, Є. А. Голуб, Л. Т. Міщенко

Анотація


Досліджена стійкість до поширених захворювань та дана селекційна оцінка удосконаленим інтрогресивним лініям, створеним шляхом багаторазового схрещування амфіплоїдів, примітивних ліній або колекційних зразків з сучасними сортами пшениці м'якої озимої. Відмічено низьку частоту об'єднання групової стійкості з високою врожайністю та якістю зерна. Виявлено, що генетичне середовище окремих інтрогресивних ліній сприятливе для реалізації позитивного впливу пшенично-житньої транслокації 1BL.1RS як на господарсько цінні, так і на адаптивні ознаки на півдні України та можливість її комбінування з іншими генами стійкості. Установлена відсутність кореляції стійкості до борошнистої роси, листкової та стеблової іржі з урожайністю як за відсутності, так і наявності природного інфекційного фону та слабкий позитивний зв’язок (Rsp=0,26**) урожайності зі стійкістю до септоріозу і жовтої іржі лише в одному варіанті досліду. У більшості випадків спостерігається слабка достовірна позитивна кореляція стійкості з вмістом білка і маси 1000 зерен (МТЗ), а також між показниками стійкості ліній до різних хвороб, що очевидно є наслідком штучного добору на групову стійкість. Виділені селекційні лінії (E2792/14, AIL1161/16, E218/09, E212/09, AIL1073/16) з чужинними полігенними комплексами стійкості до іржастих хвороб, високих значень МТЗ, вмісту білка, а також морфологічних ознак; які характеризуються високою продуктивністю, адаптивністю, толерантністю до низьких агрофонів, хлібопекарською якістю. Лінії позбавлені багатьох негативних якостей, притаманних дикорослим видам, можуть бути перспективним джерелом стійкості до означених хвороб та становити інтерес для подальшої селекційної роботи на півдні України, при умові збереження чужинних генних комплексів.

Ключові слова: Triticum aestivum L.; інтрогресивні лінії; стійкість; продуктивність

Повний текст:

PDF

Посилання


Babayants O.V., Babayants L.T. (2014) Bases of breeding and methodology of assessments of wheat resistance to pathogens [Osnovy selektsii i metodologiya otsenok ustoychivosti pshenitsy k vozbuditelyam bolezney], Odessa, VМV, 401 p.

Babayants O.V., Sauliak N.I., Babayants L.T., Ternovyi K.P., Galaev O.V. (2016) “The new initial breeding material of wheat (Triticum aestivum L.) for selection to complex resistance to phytopathogenes” [“Novyi iskhodnyi material dlya selektsii pshenitsy (Triticum aestivum L.) na gruppovuyu ustoychivost' k fitopatogenam”], Collection of PBGI–NCSCI, Odessa, 68(28), pp. 68–75.

Galaev A.V. (2016) “Effectiveness of different resistance genes to leaf rust and their combinations in interline hybrids of spring bread (Triticum aestivum L.) in South Ukraine” [“Efektyvnistʹ riznykh geniv stiykosti do buroyi irzhi ta yikhnikh kombinatsiy u mizhliniynykh hibrydiv pshenytsi yaroyi (Triticum aestivum L.) v umovakh Pivdnya Ukrayiny”], Collection of PBGI–NCSCI, Odesa, 68(28), pp. 109–122.

Demydov O.A., Volohdina H.B., Voloshchuk S.I., Humeniuk O.V., Kyrylenko V.V., Khomenko S.O. (2019) “Parent material for breeding winter wheat with high disease resistance under environments of forest-steppe of Ukraine” [“Vykhidnyi material dlya selektsiyi pshenytsi mʺyakoyi ozymoyi na vysoku stiykistʹ do khvorob v umovakh Lisostepu Ukrayiny”], Factors in experimental evolution of organisms, 24, pp. 63–69. doi: 10.7124/FEEO.v24.1080.

DSTU 4138-2002 (2003) Crop seeds. Methods of quality determination [Nasinnya silʹsʹkohospodarsʹkykh kulʹtur. Metody vyznachannya yakosti], Kindruk M. O. et al; Derzhspozhyvstandart of Ukraine, Kyiv, pp. 17–18. https://www.studmed.ru/dstu-4138-2002-nasnnya-slskogospodarskih-kultur-metodi-viznachennya-yakost/e073265435f.html.

Kovalyshyna H. M., Dmytrenko Yu. M. (2017) “Sources of resistance to brown rust pathogen and their use in the development of soft wheat varieties” [“Dzherela stiykosti proty zbudnyka buroyi irzhi ta yikh vykorystannya u protsesi stvorennya sortiv pshenytsi mʺyakoyi”], Plant Varieties Studying and Protection, 13(4), pp. 379–386. doi:10.21498/2518-1017.13.4.2017.117742.

Lyfenko S.Ph., Nargan T.P., Nakonechny N.Ju. (2014) “Problematic but prospective direction of breeding: introgressions into genome of winter bread wheat different donors” [“Introhresiyi v genom pshenytsi m'yakoyi vid riznykh donoriv – problemnyi, ale perspektyvnyi napryam selektsiyi”], Breeding and seed production, 105, pp. 39–50. doi:10.30835/2413-7510. 2014.42043.

Моtsnyi І.І., Narhan T.P., Yeryniak M.I., Lyfenko S.Ph. (2017) “Application of derivatives of incomplete wheat-wildrye amphiploid (WWRA) Elytricum fertile in selection of winter soft wheat” [“Zastosuvannya pokhidnykh nepovnoho pshenychno-elimusnoho amfiployida (NPEA) Elytricum fertile v selektsiyi pshenytsi mʺyakoyi ozymoyi”], Bulletin of Agricultural Science, Ukraine, 8, pp. 45–50. doi: 10.31073/agrovisnyk201708-08.

Morgun V. V., Topchiy T. V. (2016) “The search for new sources of winter wheat resistance to the main pathogens of fungal diseases” [“Poshuk novykh dzherel stiykosti pshenytsi ozymoyi do osnovnykh zbudnykiv hrybnykh khvorob”], Plant Physiology and Genetics, 48(5), pp. 393–400. doi: 10.15407/frg2016.05.393.

Shpylchyn V. V., Mykhailyk S. Yu., Ternovska T. K. (2016) “Transposons activity as a factor of loss Iw2(T) gene function in the offsprings of artificial Triticinae amphidiploids” [“Aktyvnistʹ transpozoniv yak faktor vtraty funktsiyi hena Iw2(T) u nashchadkiv shtuchnykh amfidyployidiv Triticinae”], Factors in experimental evolution of organisms 19, pp. 51–54.

Topchiy T.V., Sandetska N.V. (2017) “Formation of the productivity of winter wheat varieties with various degree of resistance under the influence of fungal diseases” [“Formuvannya produktyvnosti riznykh za stiykistyu sortiv pshenytsi ozymoyi pid vplyvom hrybnykh khvorob”], Plant Varieties Studying and Protection, 13(4), pp. 416–422. doi: 10.21498/2518-1017.13.4.2017.117751.

Ahmadi J., Pour-Aboughadareh A., Ourang S.F., Mehrabi A.A., Siddique K.H.M. (2018) “Wild relatives of wheat: Aegilops–Triticum accessions disclose differential antioxidative and physiological responses to water stress”, Acta Physiol. Plant, 40(5), pp. 90–104. doi: 10.1007/s11738-018-2673-0.

Antonyuk M. Z., Shpylchyn V. V., Ternovska T. K. (2013) “Permanent genetic variability in the introgressive lines and amphidiploids of Triticinae”, Cytol. Genet., 47(4), pp. 242–251. doi: 10.3103/S0095452713040026.

Arabbeigi M., Arzani A., Majidi M. M., Kiani R., Tabatabaei B. E. S., Habibi F. (2014) “Salinity tolerance of Aegilops cylindrica genotypes collected from hyper-saline shores of Uremia Salt Lake using physiological traits and SSR markers”, Acta Physiol. Plant, 36(8), pp. 2243–2251. doi: 10.1007/s1173 8-014-1602-0.

Babayants O. V., Babayants L. T., Traskovetskaya V. A., Gorash A. F., Saulyak N. I., Galaev A. V. (2015) “Race composition of Blumeria graminis (DC) Speer f. sp. tritici in the South of Ukraine and effectiveness of Pm-genes in 2004-2013”, Cereal Research Communications, 43(3), pp. 449–458. doi: 10.1556/0806.43.2015.011.

Bhatta M., Morgounov A., Belamkar V., Yorgancılar A., Baenziger P. S. (2018) “Genome-wide association study reveals favorable alleles associated with common bunt resistance in synthetic hexaploid wheat”, Euphytica, 214(11), pp. 200–209. doi: 10.1007/s10681-018-2282-4.

Carretero R., Bancal M. O., Miralles D. J. (2011) “Effect of leaf rust (Puccinia tritina) on photosynthesis and related processes of leaves in wheat crops grown at two contrasting sites and with different nitrogen levels”, Europ. J. Agronomy, 35(4), pp. 237–246. doi: 10.1016/j.eja 2011.06.007.

Figueroa M., Hammond-Kosack K. E., Solomon P. S. (2018) “A review of wheat diseases – a field perspective”, Molecular Plant Pathology, 19(6), pp. 1523–1536. doi: 10.1111/mpp.12618.

Galaev A. V., Sivolap Yu. M. (2015) “Description of the soft wheat varieties of Ukrainian and Russian breeding by alleles of locus csLV34 closely connected with multipathogen resistance gene Lr34/Yr18/Pm38”, Cytol. Genet., 49(1), pp. 13–19. doi: 10.3103/S0095452715010041.

Gorash A., Galaev A., Babayants O., Babayants L. (2014) “Leaf rust resistance of bread wheat (Triticum aestivum L.) lines derived from interspecific crosses”, Zemdirbyste-Agriculture, 101(3), pp. 295–302. doi:10.13080/z-a.2014.101.038.

Howell T., Hale I., Jankuloski L., Bonafede M., Gilbert M., Dubcovsky J. (2014) “Mapping a region within the 1RS.1BL translocation in bread wheat affecting grain yield and canopy water status”, Theor. Appl. Genet., 127(12), pp. 2695–2709. doi: 10.1007/s00122-014-2408-6.

Hurni S., Brunner S., Stirnweis D., Herren G., Peditto D., McIntosh R.A., Keller B. (2014) “The powdery mildew resistance gene Pm8 derived from rye is suppressed by its wheat ortholog Pm3”, The Plant Journal, 79(6), pp. 904–913. doi: 10.1111/tpj.12593.

Lelley T., Eder C., Grausgruber H. (2004) “Influence of 1BL.1RS wheat-rye chromosome translocation on genotype by environment interaction”, J. Cer. Sci., 39, pp. 313–320. doi: 10.1016/j.jcs.2003.11.003.

Litvinenko M.A., Topal M.M. (2015) “The effects of wheat-rye translocations 1AL/1RS and 1ВL/1RS on grain quality of winter bread wheat varieties”, Scientific Journal “ScienceRise”, 3(1 (8)), pp. 82–87. doi: 10.15587/2313-8416.2015.39150.

Lukaszewski A. (2000) “Manipulation of the 1BL.1RS translocation in wheat by induced homoelogus recombination”, Crop Sci., 40(1), pp. 216–225. doi: 10.2135/cropsci2000.401216x.

McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C.F., Appels R., Xia X.C. (2017) “Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 Supplement”, https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene /supplement2017.pdf.

Моtsnyi І. І., Litvinenko N. A., Molodchenkova O. O., Sokolov V. M., Fayt V. I., Sechnyak, V. Ye. (2019) “Development of winter wheat starting material using interspecific crossing for breeding for increased protein content”, Cytol. Genet., 53(2), pp. 113–123. doi: 10.3103/S0095452719020075.

Morgounov A., Abugalieva A., Akan K., Akın B., Baenziger S., Bhatta M., Zelenskiy Y. (2018) “High-yielding winter synthetic hexaploid wheats resistant to multiple diseases and pests”, Pl. Genet. Res., 16(3), pp. 273–278. doi: 10.1017/S147926211700017X.

O’Driscoll A. O., Kildea S., Doohan F., Spink J., Mullins E. (2014) “The wheat-Septoria conflict: a new front opening up?”, Trends Plant Sci., 19(9), pp. 602–610. doi: 10.1016/j.tplants.2014.04.011.

Reynolds M., Dreccer F., Trethowan R. (2007) “Drought adaptive traits derived from wheat wild relatives and landraces”, J. Exp. Bot., 58(2), pp. 177–186. doi: 10.1093/jxb/erl25.

Soko T., Bender C. M., Prins R., Pretorius Z. A. (2018) “Yield loss associated with different levels of stem rust resistance in bread wheat”, Plant Disease, 102(12), pp. 2531–2538. doi: 10.1094/PDIS-02-18-0307-RE. 32. Wellings C.R. (2011) “Global status of stripe rust: a review of historical and current threats”, Euphytica, 179(1), pp. 129–141. doi: 10.1007/s10681-011-0360-y.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Бабаянц О.В. Основы селекции и методология оценок устойчивости пшеницы к возбудителям болезней / О.В. Бабаянц, Л.Т. Бабаянц. – Одесса: ВМВ, 2014. – 401 с.

2. Бабаянц О.В. Новый исходный материал для селекции пшеницы (Triticum aestivum L.) на групповую устойчивость к фитопатогенам / О.В. Бабаянц, Н.И. Сауляк, Л.Т. Бабаянц, К.П. Терновой, А.В. Галаев // Сборник научных трудов СГИ–НЦСС. – 2016. – Вып. 28 (68). – С. 68–75.

3. Галаєв О.В. Ефективність різних генів стійкості до бурої іржі та їхніх комбінацій у міжлінійних гібридів пшениці ярої (Triticum aestivum L.) в умовах Півдня України / О.В. Галаєв // Збірник наукових праць СГІ–НЦНС. – 2016. – Bип. 28 (68). – С. 109–122.

4. Демидов О.А. Вихідний матеріал для селекції пшениці м’якої озимої на високу стійкість до хвороб в умовах Лісостепу України / О.А. Демидов, Г.Б. Вологдіна, С.І. Волощук, О.В. Гуменюк, В.В. Кириленко, С.О. Хоменко // Фактори експериментальної еволюції організмів. – Київ, 2019. – Т. 24. – С. 63–69. doi: 10.7124/FEEO.v24.1080.

5. ДСТУ 4138-2002 Насіння сільськогосподарських культур. Методи визначання якості / Кіндрук М.О. та ін. Держспоживстандарт України. – К., 2003. – С. 17–18. https://www.studmed.ru/dstu-4138-2002-nasnnya-slskogospodarskih-kultur-metodi-viznachennya-yakost/e073265435f.html.

6. Ковалишина Г.М. Джерела стійкості проти збудника бурої іржі та їх використання у процесі створення сортів пшениці м’якої / Г.М. Ковалишина, Ю.М. Дмитренко // Plant Varieties Studying and Protection. – 2017. – Т. 13, № 4. – С. 379–386. doi: 10.21498/2518-1017.13.4.2017.117742.

7. Лифенко С.П. Інтрогресії в геном пшениці м'якої від різних донорів – проблемний, але перспективний напрям селекції / С.П. Лифенко, Т.П. Нарган, М.Ю. Наконечний // Селекція і насінництво. – 2014. – Вип. 105. – С. 39–50. doi: 10.30835/2413-7510.2014.42043.

8. Моцний І.І. Застосування похідних неповного пшенично-елімусного амфіплоїда (НПЕА) Elytricum fertile в селекції пшениці м’якої озимої / І.І. Моцний, Т.П. Нарган, М.І. Єриняк, С.П. Лифенко // Вісник аграрної науки. – 2017. – Вип. 8. – С. 45–50. doi: 10.31073/agrovisnyk201708-08.

9. Моргун В.В. Пошук нових джерел стійкості пшениці озимої до основних збудників грибних хвороб / В.В. Моргун, Т.В. Топчій // Физиология растений и генетика. – 2016. – Т. 48, № 5. – С. 393‒400. doi: 10.15407/frg2016.05.393.

10. Шпильчин В.В. Активність транспозонів як фактор втрати функції гена Iw2(T) у нащадків штучних амфідиплоїдів Triticinae / В.В. Шпильчин, С.Ю. Михайлик, Т.К. Терновська // Фактори експериментальної еволюції організмів. – 2016. – Т. 19. – С. 51–54.

11. Топчій Т.В. Формування продуктивності різних за стійкістю сортів пшениці озимої під впливом грибних хвороб / Т.В. Топчій, Н.В. Сандецька // Plant Varieties Studying and Protection. – 2017. – Т. 13, № 4. – С. 416–422. doi: 10.21498/2518-1017.13.4.2017.117751.

12. Ahmadi J. Wild relatives of wheat: Aegilops–Triticum accessions disclose differential antioxidative and physiological responses to water stress / J. Ahmadi, A. Pour-Aboughadareh, S.F. Ourang, A.A. Mehrabi, K.H.M. Siddique // Acta Physiol. Plant. – 2018. – Vol. 40(5). – P. 90–104. doi: 10.1007/s11738-018-2673-0.

13. Antonyuk M.Z. Permanent genetic variability in the introgressive lines and amphidiploids of Triticinae. / M.Z. Antonyuk, V.V. Shpylchyn, T.K. Ternovska // Cytol. Genet. – 2013. – Vol. 47(4). – P. 242–251. doi: 10.3103/S0095452713040026.

14. Arabbeigi M. Salinity tolerance of Aegilops cylindrica genotypes collected from hyper-saline shores of Uremia Salt Lake using physiological traits and SSR markers / M. Arabbeigi, A. Arzani, M.M. Majidi, R. Kiani, B.E.S. Tabatabaei, F. Habibi // Acta Physiol. Plant. – 2014. – Vol. 36(8). – P. 2243–2251. doi: 10.1007/s1173 8-014-1602-0.

15. Babayants O.V. Race composition of Blumeria graminis (DC) Speer f. sp. tritici in the South of Ukraine and effectiveness of Pm-genes in 2004-2013 / O.V. Babayants, L.T. Babayants, V.A. Traskovetskaya, A. F. Gorash, N. I. Saulyak, A. V. Galaev // Cereal Research Communications. – 2015. – Vol. 43(3). – P. 449–458. doi: 10.1556/0806.43.2015.011.

16. Bhatta M. Genome-wide association study reveals favorable alleles associated with common bunt resistance in synthetic hexaploid wheat / M. Bhatta, A. Morgounov, V. Belamkar, A. Yorgancılar, P. S. Baenziger // Euphytica. – 2018. – Vol. 214(11). – P. 200–209. doi: 10.1007/s10681-018-2282-4.

17. Carretero R. Effect of leaf rust (Puccinia triticina) on photosynthesis and related processes of leaves in wheat crops grown at two contrasting sites and with different nitrogen levels / R. Carretero, M.O. Bancal, D.J. Miralles // Europ. J. Agronomy. – 2011. – Vol. 35(4). – P. 237–246. doi: 10.1016/j.eja 2011.06.007.

18. Figueroa M. A reviw of wheat diseases – a field perspective / M. Figueroa, K.E. Hammond-Kosack, P.S. Solomon // Molecular Plant Pathology. – 2018. – Vol. 19(6). P. 1523–1536. doi: 10.1111/mpp.12618.

19. Galaev A.V. Description of the soft wheat varieties of Ukrainian and Russian breeding by alleles of locus csLV34 closely connected with multipathogen resistance gene Lr34/Yr18/Pm38 / A.V. Galaev, Yu.M. Sivolap // Cytol. Genet. – 2015. – Vol. 49(1). – P. 12–18. doi: 10.3103/S0095452715010041.

20. Gorash A. Leaf rust resistance of bread wheat (Triticum aestivum L.) lines derived from interspecific crosses / A. Gorash, A. Galaev, O. Babayants, L. Babayants // Zemdirbyste-Agriculture. – 2014. – Vol. 101(3). – P. 295–302. doi: 10.13080/z-a.2014.101.038.

21. Howell T. Mapping a region within the 1RS.1BL translocation in bread wheat affecting grain yield and canopy water status / T. Howell, I. Hale, L. Jankuloski, M. Bonafede, M. Gilbert, J. Dubcovsky // Theor. Appl. Genet. – 2014. – Vol. 127(12). – P. 2695–2709. doi: 10.1007/s00122-014-2408-6.

22. Hurni S. The powdery mildew resistance gene Pm8 derived from rye is suppressed by its wheat ortholog Pm3 / S. Hurni, S. Brunner, D. Stirnweis, G. Herren, D. Peditto, R.A. McIntosh, B. Keller // The Plant Journal. – 2014. – Vol. 79(6). – P. 904–913. doi: 10.1111/tpj.12593.

23. Lelley T. Influence of 1BL.1RS wheat-rye chromosome translocation on genotype by environment interaction / T. Lelley, C. Eder, H. Grausgruber // J. Cer. Sci. – 2004. – Vol. 39. – P. 313–320. doi: 10.1016/j.jcs.2003.11.003.

24. Litvinenko M.A. The effects of wheat-rye translocations 1AL/1RS and 1ВL/1RS on grain quality of winter bread wheat varieties / M.A. Litvinenko, M.M. Topal // Scientific Journal “ScienceRise”. – 2015. – Vol. 3(1 (8)). – P. 82–87. doi: 10.15587/2313-8416.2015.39150.

25. Lukaszewski A. Manipulation of the 1BL.1RS translocation in wheat by induced homoelogus recombination / A. Lukaszewski // Crop Sci. – 2000. – Vol. 40(1). – P. 216–225. doi: 10.2135/cropsci2000.401216x.

26. McIntosh R.A. Catalogue of gene symbols for wheat: 2017 Supplement / R.A. McIntosh, J. Dubcovsky, W.J. Rogers, C.F. Morris, R. Appels, X.C. Xia // https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene /supplement2017.pdf.

27. Моtsnyi І.І. Development of winter wheat starting material using interspecific crossing for breeding for increased protein content / І.І. Моtsnyi, M.A. Litvinenko, O.O. Molodchenkova, V.M. Sokolov, V.I. Fayt, V.Yu. Sechnyak // Cytol. Genet. – 2019. – Vol. 53(2). – P. 113–123. doi: 10.3103/S0095452719020075.

28. Morgounov A. High-yielding winter synthetic hexaploid wheats resistant to multiple diseases and pests / A. Morgounov, A. Abugalieva, K. Akan, B. Akın, S. Baenziger, M. Bhatta, Y. Zelenskiy // Pl. Genet. Res. – 2018. – Vol. 16(3). – P. 273–278. doi: 10.1017/S147926211700017X.

29. O’Driscoll A.O. The wheat-Septoria conflict: a new front opening up? / A.O. O’Driscoll, S. Kildea, F. Doohan, J. Spink, E. Mullins // Trends Plant Sci. – 2014. – Vol. 19(9). – P. 602–610. doi: 10.1016/j.tplants.2014.04.011.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.