ВПЛИВ ЧУЖИННИХ ГЕНІВ СТІЙКОСТІ ДО ПОШИРЕНИХ ХВОРОБ НА АГРОНОМІЧНІ ОЗНАКИ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ОЗИМОЇ У ПОСУШЛИВИХ УМОВАХ ПІВДНЯ УКРАЇНИ

Автор(и)

  • І. І. Моцний Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine
  • Т. П. Нарган Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine
  • М. Ю. Наконечний Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine
  • С. П. Лифенко Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine
  • О. О. Молодченкова Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine
  • З. В. Щербина Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.2(51).268652

Ключові слова:

пшениця, експериментальні лінії, стійкість до хвороб, індекс посухостійкості, агрономічні ознаки, продуктивність

Анотація

Проблема. Поєднання грибкових захворювань і посухи може спричинити значні втрати врожаю озимої пшениці (Triticum aestivum L.). Відомо, що чужинні ознаки, введені шляхом віддаленої гібридизації в геном пшениці, сприяють створенню сортів з вищим потенціалом продуктивності в посушливих умовах.

Мета. Проаналізовано вплив чужинних генів стійкості до поширених хвороб та морфологічних ознак на основні агрономічні ознаки в посушливих умовах Південного Степу України.

Методика. Лінії вирощували в контрольному розсаднику на ділянках площею 5 і 10 м2 по чорному пару послідовно у вегетаційні періоди 2019–2021 рр. в посушливих умовах без поливу. Рослинний матеріал включав 153 експериментальні лінії пшениці різного походження та шість сортів-стандартів для аридного кліматичного поясу України. Вісім агрономічних (кількісні оцінки) і шість фітопатологічних (бальні оцінки) ознак були оцінені та піддані статистичному аналізу для розуміння різноманітності та зв’язків між ознаками.

Основні результати. Завдяки успішній інтрогресії чужинних генів з усіх джерел, залучених до гібридизації, більшість ліній були стійкими до одного з видів іржі. Лінії, отримані від зразка, що містить транслокацію 1BL.1RS у каріотипі та Triticum timopheevii Zhuk. у родоводі, були стійкі до всіх видів іржі. Лінії, що містять чужинні гени Lr42 і Hs, показали вищу врожайність, ніж рекурентний сорт та стандарти. Між вмістом протеїну та врожайністю зерна у 2020 р. спостерігався негативний кореляційний зв’язок (r = −0,40***). Між урожайністю та стійкістю до жовтої іржі (Rsp = 0,19* у 2019 р. та Rsp = 0,26*** у 2020 р.) або септоріозу (Rsp = 0,14 у 2019 р. та Rsp = 0,27*** у 2020 р.) виявлено слабкий позитивний зв’язок. В умовах посухи в 2020 році врожайність знизилася на 32,5% і на 70% у 2021 році. Індекс посухостійкості прямо корелював з урожайністю в посушливих умовах 2020 р. (r = 0,69***), а також був обернено пропорційним до значень урожайності (r = −0,26**), одержаних в сприятливих умовах.

Висновки. Досліджені експериментальні лінії мають потенціал для використання в програмах поліпшення пшениці щодо стійкості до хвороб на півдні України. Для подальшої роботи відібрано 18 селекційних ліній з високою масою 1000 зернин, вмістом білка та врожайністю, стійкістю до посухи та хвороб, виділено чотири перспективні посухостійкі лінії.

Посилання

  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. Даскалова Н. Получаване на синтетични амфиплоиди в групата Aegilops-Triticum-Secale-Dasypyrum и приложението им в селекцията на пшениците у нас / Н. Даскалова, П. Спецов. – Варна: Издателска къща СТЕНО, 2020. – 151 с.
  3. Кириченко Ф. Г. Изучение и отбор высокобелковых образцов озимой мягкой пшеницы из коллекции ВИР как исходного материала для селекции / Ф. Г. Кириченко, Н. А. Литвиненко, В. Г. Адамовская // Докл. ВАСХНИЛ. – 1979. – № 11. – С. 6–9.
  4. Лакин Г. Ф. Биометрия. Учебное пособие для университетов и педагогических институтов / Г. Ф. Лакин. – Москва: Высшая школа, 1973. – 343 с.
  5. Литвиненко М. А. 100 років розвитку селекційних програм пшениці м'якої озимої / М. А. Литвиненко // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. – 2016. – Т. 31, № 2. – С. 75‒82. https://nbuv.gov.ua/UJRN/stopnsr_2016_2_14.
  6. Литвиненко М. А. Створення сортів пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.), адаптованих до змін клімату на Півдні України / М. А. Литвиненко // Збірник наукових праць СГІ–НЦНС. – 2016. – Bип. 27 (67). – С. 36–53. https://old.sgi.in.ua/images/Vidanna_instityty/Zbirnik_naykovih_prac/Arhiv/Zb27672016.pdf.
  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. Моргун В. В. Впровадження у виробництва нових, стійких до стресових факторів, високопродуктивних сортів озимої пшениці, створених на основі використання хромосомної інженерії та маркер-допоміжної селекції / В. В. Моргун, М. М. Гаврилюк, В. П. Оксьом, Б. В. Моргун, В. М. Починок // Наука та інновації. – 2014. – Т. 10, № 5. – С. 40–48. doi: 10.15407/scin10.05.040.
  9. Моргун Б. В. Стан та перспективи використання пшенично-житніх транслокацій у селекції озимої м’якої пшениці / Б. В. Моргун // Физиология растений и генетика. – 2016. – Т. 48, № 4. – С. 324–343. https://www.researchgate.net/publication/331608635.
  10. Моцний І. І. 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 // Вісник ОНУ. Сер.: Біологія. – 2020. – Т. 25, вип. 2 (47). – С. 59–82. doi: 10.18524/2077-1746.2020.2(47).218058.
  11. Моцний І. І. Різноманіття похідних віддаленої гібридизації озимої пшениці за стійкістю до хвороб та іншими чужинними ознаками / І. І. Моцний, Т. П. Нарган, М. Ю. Наконечний, С. П. Лифенко, О. О. Молодченкова, Л. Т. Міщенко // Вісник ОНУ. Сер.: Біологія. – 2021. – Т. 26, вип. 2 (49). – С. 51–72. doi: 10.18524/2077–1746.2021.2(49).246884.
  12. Рибалка О. І. Наукове обґрунтування розробки нових методів оцінки хлібопекарської якості борошна пшениці / О. І. Рибалка, М. В. Червоніс, І. Г. Топораш, І. О. Сурженко, О. П. Боделан, З. В. Щербина // Хранение и переработка зерна. – 2006. – № 1 (79). – С. 43–48.
  13. Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – Минск: Вышейша школа, 1973. – 320 с.
  14. Сауляк Н. І. Ефективність генів стійкості пшениці (Triticum aestivum L.) до Puccinia graminis Pers. f. зр. tritici Erikss et Henn в умовах України / Н. І. Сауляк, К. П. Терновий, О. В. Бабаянц, О. А. Васильєв, О. В. Галаєв // Збірник наукових праць СГІ–НЦНС. – 2017. – Вип. 30 (70). – С. 61–69.
  15. Чеботар Г. О. Апробація маркерного аналізу гена TaSnRK2.8-А на українських сортах пшениці м’якої озимої / Г. О. Чеботар, О. Є. Олійник, Ю. О. Лавриненко, С. В. Чеботар // Вісник ОНУ. Біологія. – 2020. – Т. 25, вип. 2 (47). – С. 83–94. doi: 10.18524/2077-1746.2020.2(47).218456.
  16. Ashraf R. Identification of a small translocation from 6R possessing stripe rust resistance to wheat / R. Ashraf, E. Johansson, P. Vallenback, B. J. Steffenson, P. Bajgain, M. Rahmatov // Plant Disease. – 2022. doi: 10.1094/PDIS-07-22-1666-RE.
  17. Athiyannan N. Haplotype variants of Sr46 in Aegilops tauschii, the diploid D genome progenitor of wheat / N. Athiyannan, Yu. Long, H. Kang, S. Chandramohan, D. Bhatt, Q. Zhang, D. Klindworth, M. Rouse, T. Friesen, R. Mcintosh, P. Zhang, K. Forrest, M. Hayden, M. Patpour, M. S. Hovmøller, L. T. Hickey, M. Ayliffe, X. Cai, E. Lagudah, S. Periyannan, S. S. Xu // Theor. Appl. Genet. – 2022. – V. 135, № 8. – P. 2627–2639. doi: 10.1007/s00122-022-04132-w.
  18. 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 // Cer. Res. Comm. – 2015. – V. 43, № 3. – P. 449–458. doi: 10.1556/0806.43.2015.011.
  19. Badaeva E. D. Genetic diversity, distribution and domestication history of the neglected GGAtAt genepool of wheat / E. D. Badaeva, F. A. Konovalov, H. Knüpffer, A. Fricano, A. S. Ruban, Z. Kehel, S. A. Zoshchuk, S. A. Surzhikov, K. Neumann, A. Graner, K. Hammer, A. Filatenko, A. Bogaard, G. Jones, H. Özkan, B. Kilian // Theor. Appl. Genet. – 2021. – V. 135, № 3. – P. 755–776. doi: 10.1007/s00122-021-03912-0.
  20. Brown-Guedira G. L. Chromosome substitutions of Triticum imopheevii in common wheat and some observations on the evolution of polyploid wheat species / G. L. Brown-Guedira, E. D. Badaeva, B. S. Gill, T. S. Cox // Theor. Appl. Genet. – 1996. – V. 93, № 8. – P. 1291–1298. doi: 10.1007/BF00223462.
  21. Highest-wheat-yield. [Електронний ресурс] – Режим доступу: (https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/highest-wheat-yield).
  22. Langridge P. Breeding for drought and heat tolerance in wheat / P. Langridge, M. Reynolds // Theor. Appl. Genet. – 2021. – V. 134, № 6. – P. 1753–1769. doi: 10.1007/s00122-021-03795-1.
  23. Liu Ch. Research progress of wheat wild hybridization, disease resistance genes transfer and utilization / Ch. Liu, R. Han, X. Wang, W. P. Gong, D. G. Cheng, X. Y. Cao, A. F. Liu, H. Sh. Li, J. J. Liu // Scientia Agricultura Sinica. – 2020. – V. 53, № 7. – P. 1287–1308. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.07.001.
  24. Lukaszewski A. Manipulation of the 1BL.1RS translocation in wheat by induced homoelogus recombination / A. Lukaszewski // Crop Sci. – 2000. – V. 40, № 1. – P. 216–225. doi: 10.2135/cropsci2000.401216x.
  25. Mago R. High-resolution mapping and mutation analysis separate the rust resistance genes Sr31, Lr26 and Yr9 on the short arm of rye chromosome 1 / R. Mago, H. Miah, G. J. Lawrence, C. R. Wellings, W. Spielmeyer, H. S. Bariana, R. A. McIntosh, A. J. Pryor, J. G. Ellis // Theor. Appl. Genet. – 2005. – V. 112, № 1. – P. 41–50. doi: 10.1007/s00122-005-0098-9.
  26. Mahdavi S. Grain and flour quality of wheat genotypes grown under heat stress / S. Mahdavi, A. Arzani, S. A. M. M. Maibody, M. Kadivar // Saudi Journal of Biological Sciences. – 2022. – № 8. – P. 103–117. doi: 10.1016/j.sjbs.2022.103417.
  27. Miedaner T. Climate change will influence disease resistance breeding in wheat in Northwestern Europe / T. Miedaner, P. Juroszek // Theor. Appl. Genet. – 2021. – V. 134, № 6. – P. 1771–1785. doi: 10.1007/s00122-021-03807-0.
  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. Моtsnyi І. I. Selection evaluation of introgressive lines of soft winter wheat with signs of resistance to phytopathogens / І. I. Моtsnyi, О. O. Моlodchenkova, A. P. Smertenko, L. T. Mishchenko, A. I. Kryvenko, R. V. Solomonov // Plant Archives. – 2021. – V. 21, № 1. – P. 486–498. doi: 10.51470/PLANTARCHIVES.2021.v21.S1.076.
  30. Ogbonnaya F. C. Synthetic hexaploids: harnessing species of the primary gene pool for wheat improvement / F. C. Ogbonnaya, O. Abdalla, A. Mujeeb-Kazi, A. G. Kazi, S. S. Xu, N. Gosman, E. S. Lagudah, D. Bonnett, M. E. Sorrells, H. Tsujimoto // Plant Breeding Reviews. – 2013. – V. 37. – P. 35–122. doi: 10.1002/9781118497869.CH2.
  31. Qiao L. Genetic incorporation of genes for the optimal plant architecture in common wheat / L. Qiao, X. Zhang, X. Li, Z. Yang, R. Li, J. Jia, L. Yan, Z. Chang // Mol. Breeding. – 2022. – V. 42, № 10, 66. – P. 1–13. doi: 10.1007/s11032-022-01336-2.
  32. Shamanin V. P. Stem rust in Western Siberia – race composition and effective resistance genes / V. P. Shamanin, I. V. Pototskaya, S. S. Shepelev, V. E. Pozherukova, Е. А. Salina, Е. S. Skolotneva, D. Hodson, M. Hovmøller, M. Patpour, A. I. Morgounov // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2020. – V. 24, № 2. – P. 131–138. doi: 10.18699/VJ20.608.
  33. Sharma S. Introducing beneficial alleles from plant genetic resources into the wheat germplasm / S. Sharma, A. W. Schulthess, F. M. Bassi, E. D. Badaeva, K. Neumann, A. Graner, H. Özkan, P. Werner, H. Knüpffer, B. Kilian // Biology. – 2021. – V. 10, № 982. – P. 1–38. doi: 10.3390/biology10100982.
  34. Sidorenko M. V. The effect of drought on wheat plants at different growth stages / M. V. Sidorenko, S. V. Chebotar // Вісник ОНУ. Біологія. – 2020. – Т. 25, Вип. 1 (46). – С. 67–87. doi: 10.18524/2077-1746.2020.1(46).205848.
  35. Wellings C. R. Global status of stripe rust: a review of historical and current threats / C. R. Wellings // Euphytica. – 2011. – V. 179, № 1. – P. 129–141. doi: 10.1007/s10681-011-0360-y.
  36. Zhang W. Cytogenetic and genomic characterization of a novel tall wheatgrass-derived Fhb7 allele integrated into wheat B genome / W. Zhang, T. Danilova, M. Zhang, Sh. Ren, X. Zhu, Q. Zhang, Sh. Zhong, L. Dykes, J. Fiedler, S. Xu, K. Frels, S. Wegulo, J. Boehm, X. Cai // Theor. Appl. Genet. – 2022. doi: 10.21203/rs.3.rs-1965281/v1

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-07

Як цитувати

Моцний, І. І. ., Нарган, Т. П., Наконечний, М. Ю. ., Лифенко, С. П. ., Молодченкова, О. О. ., & Щербина, З. В. . (2022). ВПЛИВ ЧУЖИННИХ ГЕНІВ СТІЙКОСТІ ДО ПОШИРЕНИХ ХВОРОБ НА АГРОНОМІЧНІ ОЗНАКИ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ОЗИМОЇ У ПОСУШЛИВИХ УМОВАХ ПІВДНЯ УКРАЇНИ. Вісник Одеського національного університету. Біологія, 27(2(51), 9–29. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.2(51).268652

Номер

Том 27 № 2(51) (2022)

Розділ

ГЕНЕТИКА І МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.