Екологічна пластичність та стійкість бавовнику в умовах Південного Степу України
Анотація
Залежно від тривалості періоду вегетації бавовнику, визначається зона впровадження сорту та його найвищі показники потенціалу продуктивності, а своєчасне дозрівання бавовни-сирцю дозволяє провести збір доморозного врожаю, якісно підготувати ґрунт. Мета дослідження – виділити з генофонду бавовнику зразки адаптовані до умов Південного Степу України. При дослідженні використовувалися методики проведення експертизи сортів рослин: фенологічні спостереження, морфологічні дослідження, оцінку селекційного матеріалу за цінними ознаками. За результатами досліджень відібрані батьківські компоненти для розширення процесу формування скоростиглих форм і продуктивності бавовни-сирцю. Проведена оцінка здатності рослин бавовнику до вирощування в екстремальних умовах Південного Степу України та визначена його однорідність або стабільність, індекс умов вирощування, коефіцієнт варіації – різницю у числових значеннях ознаки тривалість періоду «сходи – початок цвітіння» рослин у сортах з різним періодом вегетації та їх коливання навколо середньої величини. Установлено, що за визначеною пластичністю (bі), варіансою стабільності (Si2) та коефіцієнтом варіації тривалості «сходи – початок цвітіння» більшою толерантністю до факторів середовищ характеризувались ультра ранньостиглі сорти. Середній коефіцієнт регресії (bі) складав – -0,36; варіювання тривалості періоду за роками – 10,1 %, що значно менше, у порівняні зі скоростиглими сортами – -0,77 і 12,9 %, середньостиглими – -0,80 і 15,0 % та пізньоньостиглими – -1,30 і 16,6 %, відповідно. Максимальну середню продуктивність до морозного бавовно-сирцю 49,4 г/рослину сформував зразок Підозерський 4 (UF0800003) тривалість періоду «сходи – початок цвітіння» якого складав 47 днів, а «сходи – повне достигання» – <103 дня. Найменшу продуктивність бавовни-сирцю 21,2 г/рослину продемонстрував зразок пізньостиглої групи стиглості Joloten 32 (IU14056549) туркменської селекції, тривалість періоду вегетації якого в середньому за роки досліджень дорівнювала 145 днів. Результати досліджень будуть використані у подальшій селекції при створенні високопродуктивних сортів бавовнику з підвищеною екологічною пластичністю і стабільністю та якісним волокном
Ключові слова
зразки бавовнику; тривалість періоду вегетації; групи стиглості; пластичність; стабільність; коефіцієнт варіації; продуктивність
[1] Arnold, P., Kruuk L., & Nicotra, A. (2019). How to analyse plant phenotypic plasticity in response to a changing climate. New Phytologist, 222(3), 1235-1241. doi: 10.1111/nph.15656.
[2] Baumhardt, R.L., Schwartz, R.C., Marek, G.W., & Bell, J.M. (2018). Planting geometry effects on the growth and yield of dryland cotton. Agricultural Sciences, 9(1). doi: 10.4236/as.2018.91008.
[3] Borovyk, V.O., Vozhehova, R.A., Marchenko, T.Y., Boiarkina, L.V., & Khomenko, T.M. (2022). Significance of sources of valuable traits for cotton breeding. Plant Varieties Studying and Protection, 18(1), 42-49. doi: 10.21498/25181017.18.1.2022.257586.
[4] Cevheri, C.İ. (2021). Comparison of fiber quality properties of different cotton (G. hirsutum L.) varities for normal and late harvest periods. doi: 10.21203/rs.3.rs-542351/v1.
[5] Chevin, L.-M., & Hoffmann, A.A. (2017). Evolution of phenotypic plasticity in extreme environments. Biological Sciences, 372(1723), article number 20160138. doi: 10.1098/rstb.2016.0138.
[6] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
[7] 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.
[8] Dar, F.A., Mushtaq, N., Saleem, S., Rehman, R., Dar, T.H., & Hakeem, K.R. (2022). Role of epigenetics in modulating phenotypic plasticity against abiotic stresses in plants. International Journal of Genomics, 2022, article number 1092894. doi: 10.1155/2022/1092894.
[9] Hamid, A., Neogi, M.G., Marma, M.S., Biswas, J.C., Marma, A.S., Mollah, M.A., Uddin, M.F., & Islam, M.M. (2020). Determining planting window for growing upland cotton (Gossypium hirsutum L.) during dry season in Bandarban, Bangladesh Ann. Annals of Bangladesh Agriculture, 24(2), 1-14. doi: 10.3329/aba.v24i2.55780.
[10] Huang, Y., Qi, Z., Li, J., You, J., Zhang, X., & Wang, M. (2023). Genetic interrogation of phenotypic plasticity informs genome-enabled breeding in cotton. Genetics and Genomics, 50(12), 971-982. doi: 10.1016/j.jgg.2023.05.004.
[11] Jans, Y., Bloh, W., Schaphoff, S., & Müller, C. (2021). Global cotton production under climate change – Implications for yield and water consumption. Hydrology and Earth System Sciences, 25(4), 2027-2044. doi: 10.5194/hess-252027-2021.
[12] Khan, U.Q. (2003). Monitoring the Growth and development of cotton plants using main stem node counts. Asian Journal of Plant Sciences, 2(8), 593-596. doi: 10.3923/ajps.2003.593.596.
[13] Leshchuk, N.V., Bashkatova, O.P., Symonenko, N.V., & Dydiv, O. (2021). Ecological plasticity of lettuce varieties (Lactuca sativa L. var. angustana Irish) in the Western Forest-steppe of Ukraine. Plant Varieties Studying and Protection, 17(4), 305-311. doi: 10.21498/2518-1017.17.4.2021.249021.
[14] Li, C., Zwiers, F., Zhang, X., Li, G., Sun, Y., & Wehner, M. (2021). Changes in annual extremes of daily temperature and precipitation in CMIP6 Models. American Meteorological Society, 34(9), 3441-3460. doi: 10.1175/ JCLI-D-19-1013.1.
[15] Majeed, S., Rana, I.A., Mubarik, M.S., Atif, R.M., Yang, S.-H., Chung, G., Jia, Y., Du, X., Hinze, L., & Azhar, M.T. (2021). Heat stress in cotton: A review on predicted and unpredicted growth-yield anomalies and mitigating breeding strategies. Agronomy, 11(9), article number 1825. doi: 10.3390/agronomy11091825.
[16] Minoli, S., Egli, D.B., Rolinski, S., & Müller, C. (2019). Modelling cropping periods of grain crops at the global scale. Global Planet, 174, 35-46. doi: 10.1016/j.gloplacha.2018.12.013.
[17] Mubarik, M.S., Ma, C., Majeed, S., Du, X., & Azhar, M.T. (2020). Revamping of cotton breeding programs for efficient use of genetic resources under changing climate. Agronomy, 10(8), article number 1190. doi: 10.3390/ agronomy10081190.
[18] Njouenwet, I., Vondou, D.A., Ashu, N.S.V., & Nouayou, R. (2021). Contributions of seasonal rainfall to recent trends in Cameroon’s cotton yields. Sustainability, 13(21), article number 12086. doi: 10.3390/su132112086.
[19] Skripka, О.V., Podgorny, S.V., Samofalov, A.P., Chernova, V.L., & Gromova, S.N. (2021). Vegetation period effect on winter bread wheat varieties productivity. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 843, article number 012012. doi: 10.1088/1755-1315/843/1/012012.
[20] Snider, J.L., Pilon, C., Hu, W., Wang, H-M., Tishchenko, V., Slaton, W., Chastain, D., & Parkash, V. (2022). Net photosynthesis acclimates to low growth temperature in cotton seedlings by shifting temperature thresholds for photosynthetic component processes and respiration. Environmental and Experimental Botany, 196, article number 104816. doi: 10.1016/j.envexpbot.2022.104816.
[21] Vozhehova, R.A., Ryabchun, V.K., Borovyk, V.O., Stepanov, Yu.O., Malyarchuk, M.P., Lavrynenko, Yu.O., Poverty, I.O., & Bilyaeva, I.M. (2015). Uniform wide descriptors list and reference for the genus Gossypium hirsutum (L.). Kherson: Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Sciences.
[22] Yan, M., Xue, M., Zhang, L., Tian, X., Chen, B., & Dong, Y. (2021). Decade’s change in vegetation productivity and its response to climate change over northeast China. Plants, 10(5), article number 821. doi: 10.3390/ plants10050821.
[23] Yaşar, M. (2023). Yield and fiber quality traits of cotton (Gossypium hirsutum L.) cultivars analyzed by biplot method. Journal of King Saud University - Science, 35(4), article number 102632. doi: 10.1016/j.jksus.2023.102632.
[24] Zandalinas, S.I., Mittler, R., Balfagón, D., Arbona, V., & Gómez-Cadenas, V. (2018). Plant adaptations to the combination of drought and high temperatures. Physiologia Plantarum, 162(1), 2-12. doi: 10.1111/ppl.12540.