Оцінка сортів ячменю за рівнем генотипової мінливості кількісних ознак
Анотація
Дослідження генетичної мінливості сортів ячменю особливо важливі в контексті мінливого клімату та необхідності забезпечення продуктивності сільського господарства в умовах екологічних викликів. Мета проведеного дослідження полягала в оцінці стійкості сортів ячменю до засолення ґрунту для виявлення найбільш продуктивних та адаптованих сортів. Для досягнення поставленої мети, було проведено діагностику солестійкості сортів ячменю та ідентифіковано сорти, що проявили високу стійкість до засолення. У результаті дослідження 45 сортозразків ячменю було виявлено, що 37 із них виявляли солевитривалість, але в міру зростання деякі з них не справлялися із засоленням і припиняли свій розвиток. З цих 37 сортів було обрано 13 генотипів, які мали справжню солестійкість і продовжували рости й розвиватися в стресових умовах, володіючи здатністю давати задовільний врожай, як порівняти з сортом-стандартом. Ці сорти успішно використовуються як тестери в гібридних схрещуваннях і мають безліч корисних характеристик, що робить їх цінними для сільськогосподарської практики. Також дослідження показало, що різні характеристики мають різний ступінь генетичної мінливості. Так згідно з отриманими даними, кількість зерен у колосі та маса 1000 зерен мають високу генетичну мінливість, вказуючи на важливість генетичних чинників у їхньому формуванні. Ці характеристики відіграють ключову роль у доборі рослин для збільшення врожайності та якості зерна. З іншого боку, висота рослин залежить від зовнішніх умов і взаємодії з навколишнім середовищем, що відображається в низькому рівні генетичної мінливості цієї ознаки (12.3 %). Отримані результати мають практичне значення для сільськогосподарських виробників, тому що вони можуть точніше обирати сорти ячменю, які найбільше підходять для місцевих умов. Це сприяє збільшенню врожайності та якості продукції, що є важливим для забезпечення продовольчої безпеки та економічної ефективності сільського господарства
Ключові слова
врожайність; солестійкість; добір; селекція; посушливість
[1] Alipour, H., Bai, G., Zhang, G., Bihamta, M.R., Mohammadi, V., & Peyghambari, S.A. (2019). Imputation accuracy of wheat genotyping-bysequencing (GBS) data using barley and wheat genome references. PLoS ONE, 14(1), article number e0208614. doi: 10.1371/journal.pone.0208614.
[2] Amalova, A., Abugalieva, S., Chudinov, V., Sereda, G., Tokhetova, L., Abdikhalyk, A., & Turuspekov, Y. (2021). QTL mapping of agronomic traits in wheat using the UK Avalon×Cadenza reference mapping population grown in Kazakhstan. PeerJ, 9, article number e10733. doi: 10.7717/peerj.10733.
[3] Beleggia, R., Ficco, D.B.M., Nigro, F.M., Giovanniello, V., Colecchia, S.A., Pecorella, I., & De Vita, P. (2021). Effect of sowing date on bioactive compounds and grain morphology of three pigmented cereal species. Agronomy, 11(3), article number 591. doi: 10.3390/agronomy11030591.
[4] Bukhari, M.A., Shah, A.N., Fahad, S., Iqbal, J., Nawaz, F., Manan, A., & Baloch, M.S. (2021). Screening of wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for drought tolerance using polyethylene glycol. Arabian Journal of Geosciences, 14, article number 2808. doi: 10.1007/s12517-021-09073-0.
[5] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
[6] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[7] Czembor, J.H., Czembor, E., Suchecki, R., & Watson-Haigh, N.S. (2021). Genome-wide association study for powdery mildew and rusts adult plant resistance in European spring barley from Polish gene bank. Agronomy, 12(1), article number 7. doi: 10.3390/agronomy12010007.
[8] Dracatos, P.M., Haghdoust, R., Singh, R.P., Huerta Espino, J., Barnes, C.W., Forrest, K., Hayden, M., Niks, R.E., Park, R.F., & Singh, D. (2019). High-density mapping of triple rust resistance in barley using DArT-seq markers. Frontiers in Plant Science, 10, article number 467. doi: 10.3389/fpls.2019.00467.
[9] Dreiseitl, A. (2020). Specific resistance of barley to powdery mildew, its use and beyond: A concise critical review. Genes (Basel), 11(9), article number 971. doi: 10.3390/genes11090971.
[10] Genievskaya, Y., Zatybekov, A., Abugalieva, S., & Turuspekov, Y. (2023). Identification of quantitative trait loci associated with powdery mildew resistance in spring barley under conditions of Southeastern Kazakhstan. Plants, 12(12), article number 2375. doi: 10.3390/plants12122375.
[11] Hickey, L.T., Lawson, W., Platz, G.J., Dieters, M., Arief, V.N., Germán, S., Fletcher, S., Park, R.F., Singh, D., & Pereyra, S. (2011). Mapping Rph20: A gene conferring adult plant resistance to Puccinia hordei in barley. Theoretical and Applied Genetics, 123(1), 55-68. doi: 10.1007/s00122-011-1566-z.
[12] Hudzenko, V.M., Polishchuk, T.P., Lysenko, A.A., Khudolii, L.V., Babenko, A.I., & Mandrovska, S.M. (2021). Level of manifestation and variability of grain number per spike in spring barley. Plant Varieties Studying and Protection, 17(4), 335-349. doi: 10.21498/2518-1017.17.4.2021.249026.
[13] Iannucci, A., Suriano, S., & Codianni, P. (2021). Genetic diversity for agronomic traits and phytochemical compounds in coloured naked barley lines. Plants, 10(8), article number 1575. doi: 10.3390/plants10081575.
[14] Jamshidi, A., & Javanmard, H.R. (2018). Evaluation of barley (Hordeum vulgare L.) genotypes for salinity tolerance under field conditions using the stress indices. Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 2093-2099. doi: 10.1016/j. asej.2017.02.006.
[15] Kaur, V., Aravind, J., Manju, Jacob, S.R., Kumari, J., Panwar, B.S., Pal, N., Rana, J.C., Pandey, A., & Kumar, A. (2022). Phenotypic characterization, genetic diversity assessment in 6,778 accessions of barley (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare) germplasm conserved in National Genebank of India and development of a core set. Frontiers in Plant Science, 13, article number 771920. doi: 10.3389/fpls.2022.771920.
[16] Mehnaz, M., Dracatos, P., Pham, A., March, T., Maurer, A., Pillen, K., Forrest, K., Kulkarni, T., Pourkheirandish, M., Park, R.F., & Singh, D. (2021). Discovery and fine mapping of Rph28: A new gene conferring resistance to Puccinia hordei from wild barley. Theoretical and Applied Genetics, 134(7), 2167-2179. doi: 10.1007/s00122021-03814-1.
[17] Novakazi, F., Afanasenko, O., Lashina, N., Platz, G.J., Snowdon, R., Loskutov, I., & Ordon, F. (2020). Genome-wide association studies in a barley (Hordeum vulgare) diversity set reveal a limited number of loci for resistance to spot blotch (Bipolaris sorokiniana). Plant Breeding, 139(3), 521-535. doi: 10.1111/pbr.12792.
[18] Nurpeissov, M.Zh., Abugaliyeva, A.I., & Langdon, T. (2015). Genetic identification of Kazakhstan oat varieties. Biosciences Biotechnology Research Asia, 12(3), 2227-2233. doi: 10.13005/bbra/1895.
[19] Pham, A.-T., Maurer, A., Pillen, K., Taylor, J., Coventry, S., Eglinton, J.K., & March, T.J. (2020). Identification of wild barley derived alleles associated with plant development in an Australian environment. Euphytica, 215, article number 148. doi: 10.1007/s10681-020-02686-8.
[20] Sharma, R., Draicchio, F., Bull, H., Herzig, P., Maurer, A., Pillen, K., Thomas, W.T.B., & Flavell, A.J. (2018). Genomewide association of yield traits in a nested association mapping population of barley reveals new gene diversity for future breeding. Journal of Experimental Botany, 69(16), 3811-3822. doi: 10.1093/jxb/ery178.
[21] Turuspekov, Y., Ormanbekova, D., Rsaliev, A., & Abugalieva, S. (2016). Genome-wide association study on stem rust resistance in Kazakh spring barley lines. BMC Plant Biology, 16, article number 6. doi: 10.1186/s12870-015-0686-z.
[22] Wang, J., & Zhang, Z. (2021). GAPIT Version 3: Boosting power and accuracy for genomic association and prediction. Genomics, Proteomics & Bioinformatics, 19(4), 629-640. doi: 10.1016/j.gpb.2021.08.005.
[23] Wiegmann, M., Maurer, A., Pham, A., March, T.J., Al-Abdallat, A., Thomas, W.T.B., Bull, H.J., Shahid, M., Eglinton, J., Baum, M., Flavell, A.J., Tester, M., & Pillen, K. (2019). Barley yield formation under abiotic stress depends on the interplay between flowering time genes and environmental cues. Scientific Reports, 9(1), article number 6397. doi: 10.1038/s41598-019-42673-1.
[24] Zatybekov, A., Anuarbek, S., Abugalieva, S., & Turuspekov, Y. (2020). Phenotypic and genetic variability of a tetraploid wheat collection grown in Kazakhstan. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii, 24(6), 605-612. doi: 10.18699/VJ20.654.