ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНИХ ОЗНАК У МІЖСОРТОВИХ ГІБРИДІВ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ОЗИМОЇ В УМОВАХ-ПІВНІЧНО-СХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ

О. М. Бакуменко; В. А. Власенко; О. М. Осьмачко; А. О. Бурдуланюк; В. І. Татаринова; В. М. Деменко; О. М. Ємець; М. М. Сахошко; А. Г. Башлай; В. В. Півторайко

doi:10.32845/agrobio.2021.3.2

О. М. Бакуменко http://orcid.org/0000-0003-1625-7401
В. А. Власенко http://orcid.org/0000-0002-5535-6747
О. М. Осьмачко http://orcid.org/0000-0003-0591-2650
А. О. Бурдуланюк http://orcid.org/0000-0002-9258-7456
В. І. Татаринова http://orcid.org/0000-0001-5008-2276
В. М. Деменко http://orcid.org/0000-0002-8264-2802
О. М. Ємець http://orcid.org/0000-0003-1228-1439
М. М. Сахошко http://orcid.org/0000-0001-8396-5737
А. Г. Башлай http://orcid.org/0000-0003-1133-4025
В. В. Півторайко http://orcid.org/0000-0002-0179-8646

DOI: https://doi.org/10.32845/agrobio.2021.3.2

Ключові слова: пшениця м’яка озима, врожайність, резистентність, фітопатогени, лінії, пшенично-житні транслокації

Анотація

У 2018–2019 році на дослідному полі Сумського національного аграрного університету проведено дослідження щодо формування елементів структури врожаю, стійкості до фітопатогенів та інших адаптивних ознак міжсортовими гібридами пшениці озимої. Матеріалом досліджень слугували лінії (потомств F4 та F5), створені міжсортовим схрещуванням сортів пшениці озимої різного екологічного та генетичного походження з числа, занесених у різні роки до Державного реєстру сортів рослин придатних для поширення в Україні, зокрема з 1AL/1RS та 1BL/1RS транслокаціями і без інтрогресованих компонентів. За тривалістю вегетаційного періоду від повних сходів до повного колосіння досліджувані зразки розподілились на дві групи – середньоранні та середньостиглі. Вегетаційний період у середньому складав 218 діб для F4 та 216 – для F5. Найнижчий цей показник (214 діб) виявився у гібридів п’ятого покоління, створених за участі сортів, які є носіями 1BL/1RS транслокації. Найдовший період вегетації зафіксований у цих же комбінаціях, проте – четвертого покоління. За рівнем зимостійкості усі групи гібридних комбінацій поступалися сорту-стандарту Подолянка, хоча і мали наближений до нього рівень показника (5,37–5,96 за 9-бальною шкалою). Гібридні потомства у польових умовах характеризувалися порівняно задовільною зимостійкістю. Перезимували на рівні стандарту з оцінкою 6 балів і вище 58,9 % (F4 ) та 64,3 % (F5) досліджуваних зразків. Спостерігається пряма залежність між: групою стиглості → висотою рослин (r = 0,95) → стійкістю до перезимівлі (r = 0,87). Отже, чим коротший період вегетації генотипу, тим нижча висота рослин та бал перезимівлі рослин. У наших дослідах коефіцієнт кореляції близький до + 1, що свідчить про тісний прямолінійний кореляційний зв'язок (майже функціональний), між групою стиглості → висотою рослин → зимостійкістю. За стійкістю до листкових хвороб перевищували стандарт: до бурої іржі – 96,75 % досліджуваних потомств; до борошнистої роси та септоріозу кращими за Подолянку виявилися 77 %. У досліджуваних генотипів урожайність варіювала від 225 до 891 г/м2. Середнє популяційне значення ознаки для F4 та F5 складало 640 г/м2. Цей показник вказує на адаптивний оптимум урожайності культури, яку представляють новостворені потомства в F4 та F5.

Посилання

1. Bakumenko, O. M., & Vlasenko, V. A. (2018). Effects of wheat-rye translocations on the combinatorial ability of winter wheat varieties Selection and seed production, 113, 8–17 [Electronic resource]. Access mode: http://repo.snau.edu.ua/handle/123456789/7122 (in Ukrainian).
2. Bakumenko, O. M., Osmachko, O. M., & Vlasenko, V. A. (2019). Combinative ability of winter wheat cultivars Kryzhynka and Smuhlianka: monograph, Sumy: Mriia, 194 [Electronic resource] Access mode: http://repo.snau.edu.ua/handle/123456789/7298 (in Ukrainian).
3. Bidzinski, P., Ballini, E., Ducasse, A., Michel, C., Zuluga, P., Genga, A., Chiozzotto, R., & Morel, J.B. (2016). Transcriptional basis of droughtinduced susceptibility to the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. Front Plant Sci, 7, 1558. doi: 10.3389/fpls. 2016.01558.
4. Ceccarelli, S., Grando, S., Maatougui, M., Michael, M., Slash, M., Haghparast, R., Rahmanian, M., Taheri, A., Al-Yassin, A., Benbelkacem, A., Labdi, M., Mimoun, H., & Nachit, M. (2010). Plant breeding and climate changes. J Agric Sci, 148, 627–637. doi: 10.1017/S0021859610000651.
5. Ceglar, A., Zampieri, M., Toreti, A., & Dentener, F. (2019). Observed northward migration of agro-climate zones in Europe will further accelerate under climate change, Earth’s Future, 7, 1088–1101. doi: 10.1029/2019EF001178.
6. Chakraborty, S. (2013). Migrate or evolve: options for plant pathogens under climate change. Glob Change Biol, 19, 1985–2000. doi: 10.1111/gcb.12205.
7. Сhapman, S. C., Chakraborty, S., Dreccer, M. F., & Howden, S. M. (2012). Plant adaptation to climate change – opportunities and priorities in breeding. Crop Pasture Sci, 6, 251–268. doi: 10.1071/ CP11303.
8. Dospehov, B. A. (1985). Metodika polevogo opyita, M.: Agropromizdat, 352. (in Russian).
9. Duveiller, E., Singh, R. P., & Nicol, J. M. (2007). The challenges of maintaining wheat productivity: pests, diseases, and potential epidemics. Euphytica, 157, 417–430. doi: 10.1007/ s10681-007-9380-z.
10. Gordinskaya, E.A., Krokhmal, A.V., Grabovets, A.I., Barulina, N.I., & Biryukova, O. V. (2020). Characteristics of the biological potential of winter triticale varieties. Scientific and production journal "Legumes and cereals", 4 (36), 158–164.(in Russian). doi: 10.24412/2309-348X-2021-2-158-164
11. Juroszek, P., & Tiedemann, A. (2011). Potential strategies and future requirements for plant disease management under a changing climate. Plant Pathol, 60, 100–112. doi: 10.1111/j.1365-3059.2010.02410.x.
12. Kovalenko, I. M., Kandyba, N. M., Rozhkova, T. O., Kryuchko, L. V., Bakumenko, O. M., Kovalenko, V. M., Vereshchagin, I.V., & Danilchenko, О.М. (2020). Laboratory work in agronomy: a textbook, Sumy, 293. [Electronic resource]. Access mode: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/7677/1/1.pdf (in Ukrainian).
13. Li, W., Deng, Y., Ning, Y., He, Z., & Wang, G.L. (2020). Exploiting broadspectrum disease resistance in crops: from molecular dissection to breeding. Annual Rev Plant Biol, 71, 575–603. doi: 10.1146/annurev-arplant-010720-022215.
14. Lobell, D.B., Schlenker, W., & Costa-Roberts, J. (2011). Climate trends and global crop production since 1980. Science 333, 616–620. doi: 10.1126/science.1204531.
15. Masalitin, P. V. (2004). Ahrokhimichnyi ta ekonomichnyi stan ornykh zemel Sumskoi oblasti. Naukovo-obgruntovana systema vedennia silskoho hospodarstva Sumskoi oblasti, Sumy : VAT «SOD», Kozatskyi val, 77–92 (in Ukrainian).
16. Metodyka Derzhavnoho vyprobuvannia sortiv roslyn na prydatnist do poshyrennia v Ukraini: zahalna chastyna. Okhorona prav na sorty roslyn : ofitsiinyi biul. / Hol. red. Volkodav, V. V., (2003). Alefa, Kyiv, 1(3), 106 (in Ukrainian).
17. Miedaner, T. (2018). Wo hat der Anbau seine Grenzen? [Maize – Where are the limits of cultivation? in German], Innovations-Magazin Mais, 3, 22–25.
18. Motsnyi, I.I., Narhan, T.P., Lyfenko, S.Ph. & Yerynyak, N.I. (2014). Involvement of introgression lines for winter bread wheat breeding, Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series: Biology, 31, 1, 79–90 (in Ukrainian).
19. Motsniy, І.І., Molodchenkova, O.O., Smertenko, A.P., Mishchenko, L.T., Kryvenko, A.I. & Solomonov, R.V. (2021). Selection evaluation of introgressive lines of soft winter wheat with signs of resistance to phytopathogens. Plant Archives, 21, 486-498. Access mode: https://doi.org/10.51470/PLANTARCHIVES.2021.v21.S1.076.
20. Naymushina, A. Yu., & Yaichkin, V. N. (2018). Vliyaniye sorta na urozhaynost' i kachestvo zerna yarovoy pshenitsy v usloviyakh Orenburgskogo Predural'ya [The influence of the variety on the yield and grain quality of spring wheat in the conditions of the Orenburg Cis-Urals]. Bulletin of the Orenburg State Agrarian University, 3(71), 45–48 (in Russian).
21. Osmachko, O. M., Bakumenko, O. M., & Vlasenko, V. A. (2020). Creation of bread winter wheat initional material of leaf diseases resistance in the conditions north-east Foreststeppe: Monograph, Sumy, 214.
22. Rudenko, M. I., Shitova, I. P., Korneychuk, V. A. (1977). Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu mirovoy kolektsii pshenitsyi: Izdanie trete, pererabotannoe. L., 28 (in Russian).
23. Vlasenko, V. A., O. M., Osmachko, & O. M., Bakumenko, (2020). Methodical recommendations for the selection of wheat lines with group resistance to diseases that are carriers of wheat-rye translocations. Sumy National Agrarian University, Sumy, 154 (in Ukrainian).
24. Waqar, A., Khattak, S. H., Begum, S., Rehman, T., Shehzad, A., Ajmal, A., et al. (2018). Stripe rust: A 1688 review of the disease, Yr genes and its molecular markers. Sarhad J. Agric., 34, 188–201. doi: 10.17582/journal.sja/2018/34.1.188.201
25. Wang, H., Sun, S., Ge, W., Zhao, L., Hou, B., Wang, K., et al. (2020). Horizontal gene transfer of Fhb7 from fungus underlies Fusarium head blight resistance in wheat. Science 368, eaba5435. doi: 10.1126/science.aba5435
26. Ward, T. J., Clear, R. M., Rooney, A. P., O’Donnell, K., Gaba, D., Patrick, S., et al. (2008). An adaptive evolutionary shift in Fusarium head blight pathogen populations is driving the rapid spread of more toxigenic Fusarium graminearum in North America. Fungal Genet. Biol., 45, 473–484. doi: 10.1016/j.fgb.2007.10.003].
27. Wulff, B. B. H., & Jones, J. D. G. (2020). Breeding a fungal gene into wheat. Science, 368, 822–823. doi: 10.1126/science.311.5769.1843b
28. Xu, X., Bai, G., Carver, B. F., Shaner, G. E., & Hunger, R. M. (2005). Molecular characterization of slow leaf-rusting resistance in wheat. Crop Sci. 45, 758–765. doi: 10.2135/cropsci2005.0758
29. Zhu, Z., Hao, Y., Mergoum, M., Bai, G., Humphreys, G., Cloutier, S., et al. (2019). Breeding wheat for resistance to Fusarium head blight in the Global North: China, USA, and Canada.Crop J., 7, 730–738. doi: 10.1016/j.cj.2019.06.003
30. Zhuchenko, A. A. (2010). Adaptive strategy for the development of agriculture in Russia in the XXI century (ecological and genetic foundations). Theory and Practice, Agrorus, Moscow, 1053. (in Russian).