Проблеми в селекції соняшнику на холодостійкість
DOI:
https://doi.org/10.30835/2413-7510.2023.293845Ключові слова:
соняшник, холодостійкість, лінія, гібрид, лінійна регресіяАнотація
Вступ. Соняшник вирощують як олійну культуру у всьому світі. Для виробництва соняшнику життєво необхідно мати холодостійкі гібриди. Відповідні методи оцінки холодостійкості є необхідною умовою успішного виведення холодостійкого соняшнику.
Мета та завдання. Оцінити холодостійкість соняшнику в лабораторних умовах та його стійкість у польових умовах, визначити перспективні комбінації, оцінити придатність лабораторного тесту для прогнозування стійкості соняшнику в польових умовах та перевірити зв’язок холодостійкості з групою стиглості та врожайністю.
Матеріали та методи. Соняшник вирощували з дотриманням стандартної агротехніки. Всього отримано 192 гібриди F1. Скрінінг ліній та гібридів на схожість при плюсовій низькій температурі проводили за допомогою лабораторного тесту. Оцінку польової стійкості на ранніх етапах розвитку рослин визначали за 9-бальною шкалою. Зв’язки між досліджуваними параметрами аналізували методом лінійної регресії.
Результати і обговорення. Найбільша стійкість на ранніх етапах розвитку рослин в польових умовах зареєстрована для ліній Х4713В, Сх777А та Сх808А. Однак вони передали стійкість лише деяким зі своїх гібридів. З іншого боку, кілька гібридів були досить стійкими в польових умовах, хоча показники стійкості їхніх батьківських ліній варіювали від 1 до 5 балів. Не виявлено зв’язку між періодом «сходи – цвітіння» та холодостійкістю. Значний ступінь невизначеності пов’язаний з прогнозуванням польової стійкості соняшнику за його холодостійкістю, оціненою за допомогою лабораторного тесту. Цей лабораторний тест не можна використовувати для прогнозування польової стійкості ліній чи гібридів. Спостерігалася сильна позитивна кореляція між польовою стійкістю та врожайністю насіння у ліній, але коефіцієнт кореляції для гібридів вказував на відсутність суттєвої кореляції між цими параметрами.
Висновки. При позитивних низьких температурах врожайність інбредних ліній соняшнику позитивно корелювала з показником польової стійкості на ранніх стадіях росту та розвитку рослин. Вірогідної різниці у реакції ранньо- та середньостиглих генотипів соняшнику на вплив холоду не виявлено. Результати тесту Лаханова на схожість в умовах холоду не узгоджуються з оцінкою польової стійкості ліній і гібридів соняшнику.
Посилання
Sunflower profile. Overview. Agricultural Marketing Resource Center. [Internet]. 2022 [updated Feb 2022; cited 2023 Sep 30]. Available from https://www.agmrc.org/commodities-products/grains-oilseeds/sunflower-profile
World sunflower production by country. [Internet]. 2022 [cited 2023 Sep 30]. Available from https://www.atlasbig.com/en-us/countries-sunflower-production
Sunflower statistics. World supply and disappearance. National Sunflower Association. [Internet]. 2023 [updated 2023 Jan 13; cited 2023 Oct 5]. Available from https://www.sunflowernsa.com/stats/world-supply/
Melnyk ІО, Sahakyan А. Diversification of agrarian enterprises through the introduction of sunflower seed processing. Ahrosvit. 2018; 2: 23-27. [in Ukrainian]
Crop growing. Agriculture, forestry and fishery. Statistical information. State Statistics Service of Ukraine. [Internet]. 2022 [updated 2022 May 5; cited 2023 Sep 30]. Available from: https://www.ukrstat.gov.ua/ [in Ukrainian]
Kyrychenko VV, Kolomatska VP. Prospects of heterotic sunflower breeding oriented towards the ecological conditions of the forest-steppe of Ukraine. Selektsiia і Nasinnytstvo. 2006; 92: 20–31. [in Ukrainian]
Olesen JE, Bindi M. Consequences of climate change for European agricultural productivity, land use and policy. Eur J Agron. 2002: 16: 239–262. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(02)00004-7
Seguin B. Adaptation des systèmes de production agricole au changement climatique. CR Geosci. 2003; 335: 569–575. https://doi.org/10.1016/S1631-0713(03)00098-1
Škorić D. Sunflower breeding for resistance to abiotic stresses. Helia. 2009; 32(40): 1–16. https://doi.org/10.5772/62159
Škorić D. Sunflower breeding for resistance to abiotic and biotic stresses. In: Shanker AK, Shanker C, editors. Abiotic and Biotic Stress in Plants - Recent Advances and Future Perspectives [Internet]. 2016. [cited 2023 August 25]. Available from: http://dx.doi.org/10.5772/62159
Debaeke Ph, Casadebaig P, Flenet F, Langlade N. Sunflower crop and climate change: Vulnerability, adaptation, and mitigation potential from case-studies in Europe. OCL. 2017; 24(1): D102. https://doi.org/10.1051/ocl/2016052
Hnilickova H, Hejnak V, Lenka N, Jaroslava M, Skalicky M, Hnilička F, Philippe G. The effect of freezing temperature on physiological traits in sunflower. Plant Soil Env. 2017; 63: 375–380. https://doi.org/10.17221/214/2017-PSE
Tetreault H, Kawakami T, Ungerer M, Levy C. Low temperature tolerance in the perennial sunflower Helianthus maximiliani. Am Mid Nat. 2016; 175: 91-102. https://doi.org/10.1674/amid-175-01-91-102.1
Gutierrez A, Cantamutto M, Poverene M. Cold stress tolerance during early growth stages of naturalized Helianthus petiolaris populations. Helia. 2016; 39(64): 21-43. https://doi.org/10.1515/helia-2016-0007
Hewezi T, Léger M, El Kayal W, Gentzbittel L. Transcriptional profiling of sunflower plants growing under low temperatures reveals an extensive down-regulation of gene expression associated with chilling sensitivity. J Exp Bot. 2006; 57(12): 3109–3122. https://doi.org/10.1093/jxb/erl080
Bozhanova V, Petrova T. Evaluation of durum wheat genotypes for cold tolerance. Rastenievadni Nauki. 2000; 37: 705-707. [in Bulgarian]
Atanasova D, Maneva V. Using the indirect method for evaluation of influence in herbicides on cold resistance barley ІІ. Izsledvaniya Varhu Polskite Kulturi. 2010; VІ (3): 405 – 409. [in Bulgarian]
Bozhanova V, Dechev D, Todorovska E, Yanev Sh. Investigations of cold- and drought resistance in durum wheat. Izsledvaniya Varhu Polskite Kulturi. 2010; VІ (3): 347 – 354. [in Bulgarian]
Kyrychenko VV. Sunflower (Heliantus annus L.) breeding and seed production. Kh.: Magda; 2005. 387 p. [in Russian].
Lakhanov AP. Evaluation of cold tolerance of field crops. In: Drozdov SN, Yeryomin GV, Klimashevskiy EL, editors. Diagnostics of plant resistance to stressors. L.: VIR; 1988. P. 62-75. [in Russian]
Kyrychenko VV, Hurieva IA, Riabchun VK. Descriptor reference book for the Zea mays L. species. Kh.: IR UААN; 2009. 82 p. [in Ukrainian]
Linear regression calculator. Statistics Kingdom. Available from: https://www.statskingdom.com/linear-regression-calculator.html
De Smet I, Quint M, van Zanten M. High and low temperature signalling and response. J Exp Bot. 2021; 72(21): 7339–7344. https://doi.org/10.1093/jxb/erab447
Walbot V. How plants cope with temperature stress. BMC Biol. 2011; 9(1): 79. https://doi.org/10.1186/1741-7007-9-79
Dunn MA, Brown K, Lightowlers R, Hughes MA. A low-temperature-responsive gene from barley encodes a protein with single-stranded nucleic acid-binding activity which is phosphorylated in vitro. Plant Mol Biol 1996; 30(5): 947-959. https://doi.org/10.1007/BF00020806
Karlson D, Nakaminami K, Toyomasu T, Imai R. A cold-regulated nucleic acid-binding protein of winter wheat shares a domain with bacterial cold shock proteins. J Biol Chem. 2002; 277(38): 35248-35256. https://doi.org/10.1074/jbc.M205774200
Chaikam V, Karlson D. Functional characterization of two cold shock domain proteins from Oryza sativa. Plant Cell Environ. 2008; 31(7): 995-1006. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2008.01811.x.
Kim JS, Park SJ, Kwak KJ, Kim YO, Kim JY, Song J, Jang B, Jung CH, Kang H. Cold shock domain proteins and glycine-rich RNA-binding proteins from Arabidopsis thaliana can promote the cold adaptation process in Escherichia coli. Nucleic Acids Res. 2007; 35(2): 506-516. https://doi.org/10.1093/nar/gkl884
Kim JS, Park SJ, Kwak KJ, Kim YO, Kim JY, Song J, Jang B, Jung CH, Kang H. Cold shock domain protein 3 regulates freezing tolerance in Arabidopsis thaliana. J. Biol. Chem. 2007; 284(35): 23454-23460. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.000752
Park SJ, Kwak KJ, Oh TR, Kim YO, Kang H. Cold shock domain proteins affect seed germination and growth of Arabidopsis thaliana under abiotic stress conditions. Plant Cell Physiol. 2009; 50(4): 869-878. https://doi.org/10.1093/pcp/pcp037
Sasaki K., Kim MH, Imai R. Arabidopsis COLD SHOCK DOMAIN PROTEIN2 is a RNA chaperone that is regulated by cold and developmental signals. Biochem Biophys Res Commun. 2007; 364(3): 633-638. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.10.059
Espevig T, Xu C, Aamlid TS, DaCosta M, Huang B. Proteomic responses during cold acclimation in association with freezing tolerance of velvet bentgrass. J Am Soc Hort Sci. 2012; 137(6): 391-399. https://doi.org/10.21273/JASHS.137.6.391
Sasaki K, Imai R. Pleiotropic roles of cold shock domain proteins in plants. Front Plant Sci. 2012; 2:116. https://doi.org/10.3389/fpls.2011.00116
Chen M, Gan L, Zhang J, Shen Y, Qian J, Han M, Zhang C, Fan J, Sun S, Yan X. A Regulatory network of heat shock modules-photosynthesis-redox systems in response to cold stress across a latitudinal gradient in bermudagrass. Front Plant Sci. 2021; 12:751901. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.751901
Al-Whaibi MH. Plant heat-shock proteins. J King Saud Univ Sci. 2011; 23(2): 139-150. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2010.06.02
Jacob P, Hirt H, Bendahmane A. The heat-shock protein/chaperone network and multiple stress resistance. Plant Biotech J. 2017; 15 (4): 405-414. https://doi.org/10.1111/pbi.12659ff. ffhal-01602732f
Balbuena TS, Salas JJ, Martínez-Force E, Garcés R, Thelen JJ. Proteome analysis of cold acclimation in sunflower. J. Proteome Res. 2011 10(5): 2330-2346. https://doi.org/10.1021/pr101137q
Javidi MR, Maali-Amiri R, Poormazaheri H, Sadeghi Niaraki M, Kariman K. Cold stress-induced changes in metabolism of carbonyl compounds and membrane fatty acid composition in chickpea. Plant Physiol Biochem. 2022; 192: 10-19, https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2022.09.031
Uemura M, Tominaga Y, Nakagawara C, Shigematsu S, Minami A, Kawamura Y. Responses of the plasma membrane to low temperatures. Physiol Plant. 2006; 126(1): 81-89. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2005.00594.x
He M, Ding NZ. Plant unsaturated fatty acids: multiple roles in stress response. Front Plant Sci. 2020; 11: 562785. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.562785
Ruelland E, Vaultier MN, Zachowski A, Hurry V. Cold signalling and cold acclimation in plants. Adv Bot Res. 2009; 49: 35-150 https://doi.org/10.1016/S0065-2296(08)00602-2
Debaeke P, Casadebaig P, Langlade NB. New challenges for sunflower ideotyping in changing environments and more ecological cropping systems. OCL. 2021; 28(1): 29. https://doi.org/10.1051/ocl/2021016
Alline C, Maury P, Sarrafi A, Grieu P. Genetic control of physiological traits associated to low temperature growth in sunflower under early sowing conditions. Plant Sci. 2009. 177(4): 349–359. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2009.07.002
Houmanat K, El Fechtali M, Mazouz H, Nabloussi A. Assessment of sunflower germplasm selected under autumn planting conditions. In: Proceedings of the 19th International Sunflower Conference; 29 May-3 June 2016. Edirne, Turkey, P. 286-293. [uploaded Sep 12 2016; cited 2023 Sep 12]. Available from: https://www.isasunflower.org/fileadmin/documents/19thISCEDIRNE2016/Genetics_Breeding/Houmanat.pdf
Houmanat K, El Fechtali M, Mazouz H, Nabloussi A. Evaluation and selection of promising sunflower germplasm under early winter planting conditions. Afr J Agr Res. 2016; 11(45): 4610-4618. https://doi.org/10.5897/AJAR2016.11449
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 V. P. Kolomatska, L. I. Relina, V. I. Syvenko, V. V. Andriienko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
При розміщенні текстів статей в електронних ресурсах авторські права зберігаються за автором друкованої публікації.
Автор може не погоджуватися з правками рецензентів і редакції, мотивуючи при цьому свою точку зору.
Автор може вимагати від редакції пояснень або змін у випадку виявлення істотних помилок у його статті.
Автор може використовувати матеріали, опубліковані в журналі «Селекція і насінництво» у своїх роботах, обов’язково посилаючись на наш журнал.
