Аналіз генетичного різноманіття зразків пшениці озимої різного географічного походження за допомогою РСА-аналізу

Автор(и)

  • Б. Є. Макаова Полтавський державний аграрний університет, Україна
  • В. М. Тищенко Полтавський державний аграрний університет, Україна
  • Л. М. Криворучко Полтавський державний аграрний університет, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30835/2413-7510.2022.260994

Ключові слова:

пшениця озима, PCA-аналіз, господарсько-цінні ознаки, морфологія, вихідний матеріал

Анотація

Мета дослідження: Метою дослідження був аналіз прояву цінних господарських та морфологічних ознак у колекційних зразків пшениці озимої в умовах Лівобережного Лісостепу України та встановлення відмінностей із сортами українського походження. Також метою дослідження було використання методу аналізу головних компонент при диференціації та доборі цінних для селекції для умов змін клімату зразків.

Матеріали і методи: Матеріалом для дослідження були 177 сортів пшениці озимої різного походження з 20 країн світу, з них 69 сортів різних науково-дослідних установ України. Колекція включала в себе як сучасні та комерційні сорти, так і селекційні лінії. Диференціацію зразків проводи за наступними ознаками: польова зимостійкість, дата колосіння, висота рослин, польова стійкість до септоріозу, оцінка інтенсивності воскового нальоту, ширина прапорцевого листа, елементи продуктивності колоса (довжина, кількість колосків в колосі, кількість зерен та їх маса з колосу) та маса тисячі зерен. Дослідження проводилися шляхом візуальних обліків у полі відповідно до рекомендацій та вимірюванням частин рослин після доведення до повітряного-сухого стану.

Обговорення результатів. Установлено значне варіювання за всіма досліджуваними ознаками, коефіцієнт варіації становив більше 10%, що говорить про середній та високий рівень різноманітності досліджуваних зразків. Проведено аналіз оцінки генотипів за допомогою методу головних компонент та визначені ознаки, за якими можлива диференціація зразків за географічним походженням, а саме – за рівнем польової зимостійкості, польової стійкості до септоріозу та датою настання фази колосіння. Всі вищезазначені ознаки є адаптаційними ознаками та визначають перспективи використання сортів у селекційних програмах як джерел цінних ознак. Слід зазначити, що погодні умови 2020−2021 вегетаційного року були нетиповими (надмірне зволоження в весняний період – 135 мм).

Висновки: За результатами дослідження визначені зразки, що можуть використовуватися у комбінаціях схрещування як джерела цінних ознак. Встановлені 37 зразків різного походження з високою (вище 8 балів) польовою зимостійкістю та 40 зразків з високою стійкістю до септоріозу листя. Виділено сорти, що поєднували в собі високу зимостійкість і стійкість до септоріозу листя – Богдана та Подільська нива (Україна), селекційна лінії 653.1.5 (Естонія), Августина (Білорусь), Дуплет (Росія). Використання методу аналізу головних компонент та шляху візуалізації його результатів (PCA biplot) є зручним інструментом для відбору зразків різного походження та створення колекції вихідного матеріалу.

Посилання

Pascual L, Fernandez M, Aparicio N, Lopez-Fernández M, Fite R, Giraldo P, Ruiz M. Development of a multipurpose core collection of bread wheat based on high-throughput genotyping data. Agronomy. 2020; 10:1−16. https://doi.org/10.3390/agronomy10040534.

Lopes MS, El-Basyoni I, Baeziger PS, Singh S, Royo C, Ozbek K, Aktas H, Ozer E, Ozdemir F, Manickavelu A et al. Exploiting genetic diversity from landraces in wheat breeding for adaptation to climate change. J. Exp. Bot. 2015; 66: 3477−3486.https://doi.org/10.1093/jxb/erv122.

Börner A, Schäfer M, Schmidt A, Grau M, Vorwald J. Associations between geographical origin and morphological characters in bread wheat (Triticum aestivum L.). Plant Genet. Resour. 2005; 3(3): 360−372. https://doi.org/10.1079/PGR200589.

Nevo E. Genetic diversity in wild cereals. Regional and local studies and their bearing on conservation ex situ and in situ. Genetic Resources and Crop Evolution. 1998; 45(4): 355–370. https://doi.org/10.1023/A:1008689304103.

Polevoy А, Kulbida N, Adamenko T, Trofimova I. Modelling of influence of changes of a climate on agroclimatic conditions of cultivation and photosynthetic productivity of winter wheat in Ukraine. Ukrainskyi Hidrometereolohichnyi Zhurnal. 2007; 76−91.

Tishchenko VN, Chekalin NM. Genetic bases of adaptive breeding of winter wheat in the Forest-Steppe zone. Poltava. RVV Polt. DAA. 2005. Р. 60−66.

Shiferaw B, Smale M, Braun HJ, Duveiller E, Reynolds M, Muricho G. Crops that feed the world 10. Past successes and future challenges to the role played by wheat in global food security. Food Sec. 2013; 5:291–317. https://doi.org/10.1007/s12571-013-0263-y.

FAO. How to feed the World in 2050. High-Level Experts Forum. Rome: FAO. 2009. URL: https://www.jstor.org/stable/25593700.

Galluzzi G, Seyoum A, Halewood M, López Noriega I, Welch EW. The role of genetic resources in breeding for climate change: the case of public breeding programmes in eighteen developing countries. Plants. 2020; 9: 1129. https://doi.org/10.3390/plants9091129.

Winfield MO, Allen AM, Wilkinson PA, Burridge A. High-density genotyping of the A.E. Watkins collection of hexaploid landraces identifies a large molecular diversity compared to elite bread wheat. Plant Biotechnol. J.2018; 16:165–175.https://doi.org/10.1111/pbi.12757.

Balfourier F, Bouchet S, Robert S, De Oliveira R, Rimbert H, Kitt J, Choulet F. Worldwide phylogeography and history of wheat genetic diversity. Science Advances. 2019; 5(5): 1−16. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav0536.

Khoury C, Brush S, Costich D, Curry H, de Haan S, Engels J, Guarino L, Hoban S, Mercer K, Miller A, et al. Crop genetic erosion: Understanding and responding to loss of crop diversity. New Phytol. 2022; 223(1): 84−118. https://doi.org/10.1111/nph.17733.

Cseh A, Poczai P, Kiss T, Balla K. Exploring the legacy of Central European historical winter wheat landraces. Sci Rep. 2021; 11. https://doi.org/10.1038/s41598-021-03261-4.

Moore G. Strategic pre-breeding for wheat improvement. Nature Plants. 2015; 1. https://doi.org/10.1038/nplants.2015.18.

Sehgal D, Vikram P, Sansaloni CP, Ortiz C, Saint Pierre C, Payne T, Ellis M, Amri A, Petroli CD, Wenze P, Singh S. Exploring and mobilizing the gene bank biodiversity for wheat improvement. PLoS One. 2015; 10(7). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132112.

Amy EL, Pritts MP. Application of principal component analysis to horticultural research. Hort Sci. 1991; 26(4): 334−338. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.26.4.334.

The methodology of examination of varieties of cereals, leguminous plantsfor suitability for dissemination in Ukraine. Vinnytsia. 2016. 82 p.

Pask AJD, Pietragalla J, Mullan DM, Reynolds M. Physiological breeding II: A field guide to wheat phenotyping. Mexico D.F.: CIMMYT, 2012. 133 р.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-07-08

Номер

Розділ

МЕТОДИ І РЕЗУЛЬТАТИ СЕЛЕКЦІЇ