Створення та аналіз вихідного матеріалу отриманого за гібридизації Triticum spelta L. × Triticum compactum Host.
Анотація
У проведених дослідженнях в результаті гібридизації Triticum spelta L. × Triticum compactum Host. отримано декілька нових форм, які відрізняються за морфобіологічними та господарсько-цінними ознаками. Метою дослідження є розширення генетичного різноманіття пшениці спельти та отримання нових інтрогресивних форм з високим рівнем прояву господарсько-цінних ознак. У роботі використовували такі методи: польовий, лабораторний, гідрологічний аналіз, статистичний аналіз. В результаті досліджень отримано новий вихідний матеріал та виділено цінні генотипи з унікальним поєднанням генетичного матеріалу вихідних видів. Встановлено проміжний тип успадкування морфологічних ознак рослин (висота рослин, довжина і щільність колоса, маса зерна з колоса) у гібридів F1 . У гібридів F2 розщеплення 3:1, що свідчить про домінантний моногенний характер успадкування. Форма колоса успадковується моногенно за типом неповного домінування. Аналіз трансгресивної мінливості у F3-4 гібридів Triticum spelta L. × Triticum compactum Host. показав, що найбільша частка позитивних трансгресій зафіксована за кількістю колосків (28,1-28,5 %) і зерен (23,4-51,0 %) у колосі та масою зерна з колоса (20,3-32,1 %). Аналіз показників стабільності та адаптивності дозволив виділити лінію 201, що характеризується високою стабільністю (S2 di=0,027), гомеостазом (Hom=193,3) та селекційною цінністю (Sc=3,9), та лінію 206, що поєднує високу врожайність (5,11 т/га) з високим гомеостазом (Hom=182,3) та селекційною цінністю (Sc=3,9). В результаті інтрогресивної гібридизації з Triticum compactum Host. виявлено нові генетичні джерела, які характеризуються наявністю дефіцитних для селекції ознак і мають велике практичне значення для подальшої селекції та генетичного поліпшення спельти, оскільки вони можуть збагатити існуючий генофонд культури
Ключові слова
пшениця спельта; успадкування; розщеплення; трансгресія; урожайність; адаптивність
[1] Akman, H. (2021). Assessment of morphological and anatomical variability in Triticum species, Aegilops species, interspecific and intergeneric hybrids. Notulae Scientia Biologicae, 13(1), article number 10891. doi: 10.15835/ nsb13110891.
[2] Alvarez, J.B., & Guzmán, C. (2018). Interspecific and intergeneric hybridization as a source of variation for wheat grain quality improvement. Theoretical and Applied Genetics, 131, 225-251. doi: 10.1007/s00122-0173042-x.
[3] Babenko, L.M., Hospodarenko, HM., Rozhkov, R.V., Pariy, Y.F., Pariy, M.F., Babenko, A.V., & Kosakivska, I.V. (2018). Triticum spelta: Origin, biological characteristics and perspectives for use in breeding and agriculture. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9(2), 250-257. doi: 10.15421/021837.
[4] Beyl, G.M., & Atkins, R.E. (1965). In heritance of quantitative characters in grain sorgum. Peer Reviewed Scientific Video Journal, 77(3), 345-358.
[5] Daskalev, H., Iordanom, A., & Ognyanova, A. (1967). Heterosis with domastitis. Sofia: Bulgarian Academy of Sciences.
[6] Devi, U., Grewal, S., Yang, C.-y., Hubbart-Edwards, S., Scholefield, D., Ashling, S., Burridge, A., King, I.P., & King, J. (2019). Development and characterisation of interspecific hybrid lines with genome-wide introgressions from Triticum timopheevii in a hexaploid wheat background. BMC Plant Biology, 19, article number 183. doi: 10.1186/s12870-019-1785-z.
[7] Diordiieva, I.P., Riabovol, L.O., Riabovol, Ya.S., Rengach, P.N., Kotsiuba, S.P., & Makarchuk, M.A. (2019). The use of spelt (Triticum spelta L.) in selection for triticale grain quality. Agricultural Biology, 54(1), 31-37. doi: 10.15389/ agrobiology.2019.1.31eng.
[8] Diordiieva, І., Kochmarskyi, V., Riabovol, Ia., Riabovol, L., & Serzhyk, O. (2021). Enrichment of the winter triticale gene pool under intergeneric hybridization. Agronomy Research, 19(3), 1406-1422. doi: 10.15159/ar.21.136.
[9] Dubovik, N.S., Gumenyuk, O.V., Kirilenko, V.V., & Vologdina, G.B. (2018). Decline of productivity elements and their transgressive sluggishness in winter wheat hybrids crossed with wheat bearing varieties – living translocation. Mironivsky Bulletin, 7, 26-38.
[10] Eberhart, S.A., & Russel, W.A. (1966). Stability parameters for comparing varieties. Crop Science, 6(1), 34-40. doi: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x.
[11] Grant, N.P., Mohan, A., Sandhu, D., & Gill, S.K. (2018). Inheritance and genetic mapping of the reduced height (Rht18) gene in wheat. Plants, 7(3), article number 58. doi: 10.3390/plants7030058.
[12] Griffing, B. (1950). Analysis of quatitative gene-acrion by constant parent regression and related techniques. Genetics, 35(3), 303-321. doi: 10.1093/genetics/35.3.303.
[13] Haas, M., Schreiber, M., & Mascher, M. (2019). Domestication and crop evolution of wheat and barley: Genes, genomics, and future directions. Journal of Integrative Plant Biology, 61(3), 204-225. doi: 10.1111/jipb.12737.
[14] Hao, F., & Goncharov, N.P. (2019). Endemic wheats of China as breeding resources. Roslyn Genetic Resources, 25, 11-25. doi: 10.36814/pgr.2019.25.01.
[15] Khangildin, V.V., & Lytvynenko, N.A. (1981). Homeostaticity and adaptability of winter wheat varieties. Scientific and Technical Bulletin, 39, 14-22.
[16] Kuzmenko, Y.A., Fedorenko, M.V., Pirych, A.V., & Blyzniuk, R.M. (2023). Ecological plasticity and stability of promising lines of spring wheat (Triticum aestivum L.) in terms of yield. Plant Varieties Studying and Protection, 18(4), 242-250. doi: 10.21498/2518-1017.18.4.2022.273985.
[17] Kyrychenko, V.V., Petrenkova, V.P., Kobizeva, L.N., & Ryabchun, V.K. (2018). Theoretical research and practical achievements of the V.Ya. Yuryev. Kharkiv: Institute of Plant Breeding.
[18] Lacko-Bartošová, M., Lacko-Bartošová, L., Kaur, A., & Moudrý, J. (2022). Comparative assessment of agromorphological and quality traits of ancient wheat cultivars grown under organic farming. Agriculture, 12(9), article number 1476. doi: 10.3390/agriculture12091476.
[19] Lozinsky, M.V., & Ustinova, G.L. (2020). Decline in F1 and transgressive shortness in F2 of the head ear due to crossbreeding of winter wheat varieties with different rates of worming. Agrobiology, 2, 70-78.
[20] Methodology for examination of plant varieties of the cereal, grain and leguminous group for suitability for distribution in Ukraine 2016. (2016). Vinnytsia: Ukraine Ukrainian Institute of Expertise of Plant Varieties.
[21] Packa, D., Załuski, D., Graban, Ł., & Lajszner, W. (2019). An evaluation of spelt crosses for breeding new varieties of spring spelt. Agronomy, 9(4), article number 167. doi: 10.3390/agronomy9040167.
[22] Popov, S.I., Leonov, O.Yu., Popova, K.M., & Avramenko, S.V. (2019). Ecological plasticity of winter wheat varieties depending on root nitrogen nutrition in the eastern Forest-Steppe of Ukraine. Plant Varieties Studying and Protection, 15(3), 296-302. doi: 10.21498/2518-1017.15.3.2019.181087.
[23] Rybalka, O.I., Polishchuk, S.S., & Morgun, B.V. (2018). New directions in the selection of grain crops for grain quality. Bulletin of Agrarian Science, 11(788), 120-133. doi: 10.31073/agrovisnyk201811-16.
[24] Sannemann, W., Lisker, A., Maurer, A., Léon, J., Kazman, E., Cöster, H., Holzapfel, J., Kempf, H., Korzun, V., Ebmeyer, E., & Pillen, K. (2018). Adaptive selection of founder segments and epistatic control of plant height in the MAGIC winter wheat population WM-800. BMC Genomics, 19, article number 559. doi: 10.1186/s12864018-4915-3.
[25] Shewry, P.R. (2018). Do ancient types of wheat have health benefits compared with modern bread wheat? Journal of Cereal Science, 79, 469-476. doi: 10.1016/j.jcs.2017.11.010.
[26] Suchowilska, E., Wiwart, M., Krska, R., & Kandler, W. (2020). Do Triticum aestivum L. and Triticum spelta L. hybrids constitutr a promising source material for quality breeding of new wheat varieties? Agronomy, 10(1), article number 43. doi: 10.3390/agronomy10010043.
[27] Voskresenskaya, G.S., & Shpota, V.I. (1967). Transgression of signs in Brassica hybrids, a method of quantitative accounting of this phenomenon. Dokladi VASHNIL, 7, 18-19.
[28] Voss-Fels, K.P., et al. (2019). Breeding improves wheat productivity under contrasting agrochemical input levels. Nature Plants, 5, 706-714. doi: 10.1038/s41477-019-0445-5.
[29] Wen, M., Su, J., Jiao, Ch., Zhang, X., Xu, T., Wang, T., Liu, X., Wang, Z., Sun, L., Yuan, Ch., Wang, H., Wang, X., & Xiao, J. (2022). Pleiotropic effect of the compactum gene and its combined effects with other loci for spike and grainrelated traits in wheat. Plants, 11(14), article number 1837. doi: 10.3390/plants11141837.
[30] Xu, B.-J., Chen, Q., Zheng, T., Jiang, Y.-F., & Qiao, Y.-Y. (2018). An overexpressed Q allele leads to increased spike density and improved processing quality in common wheat (Triticum aestivum). G3 (Bethesda), 8(3), 771-778. doi: 10.1534/g3.117.300562.
[31] Yadav, I.S., Singh, N., Wu, Sh., Raupp, J., Wilson, D.L., Rawat, N., Gill, B.S., Poland. J., & Tiwari, V.K. (2022). Exploring genetic diversity of wild and related tetraploid wheat species Triticum turgidum and Triticum timopheevii. Journal of Advanced Research, 48, 47-60. doi: 10.1016/j.jare.2022.08.020.
[32] Yakymchuk, R.А., Sobolenko, L.Y., & Sorokina, S.І. (2020). Genetic analysis of morphological traits of the spike and reproductivity elements of speltoid chemomutant Triticum aestivum. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 11(3), 469-474. doi: 10.15421/022072.
[33] Yeshchenko, V.O., Kopytko, P.G., Kostogryz, P.V., & Opryshko, V.P. (2014). Fundamentals of scientific research in agronomy. Vinnytsia: PP “TD “Edelveiss and K”.