Селекционно-генетический институт–Национальный центр семеноведения и сортоизучения
DOI:
https://doi.org/10.30835/2413-7510.2020.207004Ключевые слова:
Triticum aestivum L., интрогрессивная линия, устойчивость к болезням, продуктивностьАннотация
В статье представлены данные о фенотипическом разнообразии новых интрогрессивных линий, производных сложных межвидовых гибридов и их беккроссов по устойчивости к распространенным болезням, продуктивности и другим селекционным признакам. Это необходимо для создания высокопродуктивных доноров устойчивости и повышения эффективности использования исследуемого материала в селекции пшеницы. Вовлечение в скрещивания выделенных линий-доноров в качестве исходного материала может дать возможность не только успешнее решать проблему повышения устойчивости сортов к заболеваниям, но также расширит и усовершенствует их генетическую основу в отношении других хозяйственно ценных признаков.
Цель и задачи исследования. Целью исследования было выделение высокопродуктивных линий-доноров, объединяющих групповую устойчивость к болезням с адаптивностью к условиям выращивания, сравнительная селекционная оценка новосозданных интрогрессивных линий в сравнении с лучшими сортами-стандартами зоны. Для этого целесообразным является определение устойчивости к распространенным заболеваниям, а также корреляции между показателями устойчивости и отдельными агрономическим и ценными хозяйственными признаками.
Материалы и методы. Изучены интрогрессивные по морфологическим и основным биологическим признакам линии пшеницы мягкой разных генераций, степеней насыщения и происхождения. В основном это производные отдаленной гибридизации с разными чужеродными признаками и свойствами от скрещивания нескольких сортов пшеницы мягкой озимой степного экотипа (Одеська 267, Альбатрос, Ніконія, Селянка, Куяльник, Панна, Гурт) с одним коллекционным и двумя оригинальными интрогрессивными образцами, а также шестью амфиплоидами с участием Ae. tauschii. Полевые опыты проводили по общепринятой схеме селекционного процесса самоопыляющихся культур, фитопатологическую оценку – по интенсивности поражения по 9-балльной интегрированной унифицированной шкале, разработанной на основе модифицированной шкалы Сааре и Преcкотта. Качество зерна контролировали по показателю седиментацию SDS30’K, который определяли по методике, разработанной в отделе генетических основ селекции СГИ–НЦСС, содержание белка – методом Къельдаля, массу тысячи зерен и статистическую обработку данных – согласно общепринятым методам.
Обсуждение результатов. По результатам полевых опытов среди интрогрессивных генотипов, полученных от разных типов скрещивания, выделены несколько линий (NIL2, E218/09, Е2608/14, Е2793/14, AIL1073/16, AIL1074/16 и др.) устойчивых к мучнистой росе, а также к одному или трём видам ржавчины, которые могут быть рекомендованы как генетические доноры устойчивости к грибным болезням при селекции. Также выделены практически ценные для селекции линии Ер.2740/17 (Е2785/14), Ер.2742/17 (E2791/14), Ер.2743/17 (E2792/14-2), не имеющие признаков диких видов, устойчивые к болезням и по продуктивности превосходящие показатели лучших сортов стандартов.
Выводы. Проведенные испытания коллекционных и новых интрогрессивных линий пшеницы мягкой показали, что при дополнительных скрещиваниях, отборах и оценоках в значительных объёмах можно создать ценные для селекции генетические доноры устойчивости к мучнистой росе, трём видам ржавчины и высокой продуктивности, а также генетически стабильные линии без признаков диких видов, с продуктивностью выше лучших сортов-стандартов. Такие линии являются перспективными для использования непосредственно в практической селекции.
Библиографические ссылки
Lytvynenko MA. 100-year history of the development of bread winter wheat breeding programs. Sortovyvchennya ta okhorona prav na sorty Roslyn. 2016; 31(2): 75–82. DOI: 10.21498/2518-1017.2(31).2016.70324.
Lyfenko SPh, Yerynyak MI, Nakonechnyi MJu. Methods and results of the breeding of high-intensive varieties of bread winter wheat in the South Ukraine environments. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2016; 27 (67): 23–35.
Lytvynenko MA. Creation of winter bread wheat cultivars (Triticum aestivum L.) adapted to climatic changes in the South Ukraine. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2016; 27 (67): 36–53.
Lytvynenko MA, Topal MM, Shestopal OL, Zambriborshch IS, Galayev OV. Improved technology for breeding of bread winter wheat using biotechnological and molecular genetic methods. Scientific and methodical guide. Odesa: PBGI–NCSCI, 2015. 40 p.
Retman SV, Shevchuk OV, Gorbacheva NP. Diseases of leaves and ear. Karantyn i zahyst roslyn. 2011; 4: 25–27.
Soko T, Bender CM, Prins R, Pretorius ZA. Yield loss associated with different levels of stem rust resistance in bread wheat. Plant Disease. 2018; 102 (12): 2531–2538. DOI: 10.1094/PDIS-02-18-0307-RE.
Babayants LT, Dubinina LA, Lyfenko SPh. Creation and study of semi-dwarf winter wheat cultivars resistant to smut diseases. Nauchno-tekhnicheskiy biulletenVSGI. 1979; 34: 8–13.
Vavilov NI. Scientific basis of plant breeding. Selected Works. Moscow-Leningrad: AS USSR, 1962; III. 521 p.
Geshele EE. Fundamentals of plant pathological assessment in plant breeding. Moscow: Kolos, 1978. 206 p.
Lyfenko SPh. Results and prospects of creating highly productive, disease-resistant, suitable for cultivating with intensive technologies winter wheat varieties in the South of Ukraine. Genetics, selection and seed production of wheat. Piestany, 1988: 173–179.
Lytvynenko MA, Topal MM. Breeding value of 1AL/1RS translocation according resistance to leaf and stem rusts in the South of Ukraine. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2014; 24 (64): 85–94.
Kolmer JA. Genetics of resistance to wheat leaf rust. Annu. Rev. Phytopatol. 1996; 34: 435–455. DOI: 10.1146/annurev.phyto.34.1.435
Kriuchkova LO. Development of interaction between plants and fungal pathogens following the example of main wheat diseases. Fiziologiya i biokhimiya kul’turnykh rastenii. 2010; 42 (4): 322–329.
Babayants OV, Babayants LT. Bases of breeding and methodology of assessments of wheat resistance to pathogens. Odessa: VМV, 2014. 401 p.
McIntosh RA. Catalogue of gene symbols for wheat [pathogenic disease/pest reaction]. Proc. 11th Int. Wheat Genet. Sypm. Australia, Brisbane, 2013–2017: 27–33. RL: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/download.jsp.
Babayants LT, Babayants OV, Vasiliev AA, Traskovetskaya VA. Racial composition Puccinia recondita Rob. ex Desm. f. sp. tritici in the Steppes of Ukraine and wheat cultivar resistance. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2004; 6 (46): 279–288.
Sauliak NI, Ternovyi KP, Babayants OV, Vasyl’iev OA, Galaev OV. The efficiency of wheat (Triticum aestivum L.) genes resistance to Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici Erikss et Henn under Ukraine environments. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2017; 30 (70): 61–69.
Hurni S, Brunne, S, Stirnweis D, Herren G, Peditto D, McIntosh RA, Keller B. The powdery mildew resistance gene Pm8 derived from rye is suppressed by its wheat ortholog Pm3. The Plant Journal. 2014; 79 (6): 904–913. DOI: 10.1111/tpj.12593.
Galaev AV. Effectiveness of different resistance genes to leaf rust and their combinations in interline hybrids of spring bread (Triticum aestivum L.) in South Ukraine. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2016; 28 (68): 109–122.
Nargan TP. Search for sources of resistance to leaf and stem diseases of bread winter wheat for use in breeding. Henetychni resursy roslyn. 2015; 17: 11–20.
Chusovitina NM Resistance of domestic and foreign bread winter wheat accessions to the pathogen of yellow rust, Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Erikss. et Henn. in the South of Ukraine. Henetychni resursy roslyn. 2015; 17: 21–28.
Babayants OV, Sauliak NI, Babayants LT, Ternovyi KP, Galaev OV. The new initial breeding material of wheat (Triticum aestivum L.) for selection to complex resistance to phytopathogenes. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2016; 28 (68): 68–75.
Kovalyshyna HM, Dmytrenko YuM. Sources of resistance to brown rust pathogen and their use in the development of soft wheat varieties. Plant Varieties Studying and Protection. 2017; 13 (4): 379–386. DOI: 10.21498/2518-1017.13.4.2017.117742.
Kumar S, Singroha G, Bhardwaj SC et al. Multienvironmental evaluation of wheat (Triticum aestivum L.) germplasm identifies donors with multiple fungal disease resistance. Genet. Resour. Crop Evol. 2019; 66 (4): 797–808. DOI: 10.1007/s10722-019-00751-3
Demydov OA, Volohdina HB, Voloshchuk SI, Humeniuk OV, Kyrylenko VV, Khomenko SO. Parent material for breeding winter wheat with high disease resistance under environments of forest-steppe of Ukraine. Factors in experimental evolution of organisms. 2019; 24: 63–69. DOI: 10.7124/FEEO.v24.1080.
Nargan Т.P., Моtsnyi І.І., Sechnyak V.E., Liphenko S.F. Characterization of winter bread wheat lines (Triticum aestivum L.) from wide hybridization by economically valuable characters. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2016; 28 (68): 15–32.
Jauhar P.P., Chibbar R.N. Chromosome-mediated and direct gene transfers in wheat. Genome. 1999; 42 (4): 570–583.
Harjit-Singh, Dhaliwal H.S. Intraspecific genetic diversity for resistance to wheat rusts in wild Triticum and Aegilops species. Wheat Inform. Serv. 2000; 90: 2l–30. www.grs.nig.ac.jp/wheat/wis/No90/p21/1.html.
Leonov O.Yu., Petrenkova V.P., Luchnaya I.S., Suvorova KYu, Chugayev SV. Wheat diseases common in Ukraine: harmfulness, genetic control and effectiveness of breeding for resistance. Sel. Nasinn. 2016; 109: 53–92. DOI: 10.30835/2413-7510.2016.74196.
Li J, Liu Y, Cheng X, Yao X, Yang Z, Wu J, Yang Q, Zhao J, Chen X. Molecular characteristics and inheritance of a chromosome segment from Psathyrostachys huashanica Keng in a wheat background. Genet. Resour. Crop Evol. 2020; 20 (1): art. 163. DOI: 10.1007/s10722-020-00908-5.
Pershyna LA. Chromosome engineering of plants – biotechnology direction. Vavilovskiy Zhurnal Genetiki i Selekcii. 2014; 18 (1): 138–146.
Golik OV. Amphidiploids as sources of group immunity against diseases in spring wheat breeding. Problems of plant protection against harmful organisms in modern economic and environmental conditions. Abstracts of science and practice conference of yang scientists to 50-th anniversary of the IPP, Kyiv, March 13–14, 1996. Kyiv, 1996. 38 p.
Leonova IN, Röder MS, Budashkina EB, Kalinina NP, Salina EA. Molecular analysis of leaf rust introgression resistance lines obtained by crossing of hexaploid wheat Triticum aestivum with tetraploid wheat Triticum timopheevii. Rus. J. Genet. 2002; 38: 1397–1403.
Leonova IN, Röder MS, Kalinina NP, Budashkina EB. Genetic analysis and localization of loci controlling leaf rust resistance of Triticum aestivum × Triticum timopheevii introgression lines. Rus. J. Genet. 2008; 44: 1431–1437.
Abrouk M, Balcarkova B, Simkova H, Kominkova E, Martis M, Jakobson I, Timofejeva L, Rey E, Vrana J, Kilian A, Jarve K, Dolezel J, Valarik M. The in silico identification and characterization of a bread wheat/Triticum militinae introgression line. Plant Biotechnol. J. 2017; 15: 249–256. DOI: 10.1111/pbi.12610.
Lyfenko SPh, Nargan TP, Nakonechnyi MJu. Problematic but prospective direction of breeding: introgressions into genome of winter bread wheat different donors. Sel. Nasinn. 2014; 105: 39–50. DOI: 10.30835/2413-7510.2014.42043.
Tverdokhleb EV. Crossability and fertility of hybrids between wheat forms carrying subgenome G and varieties of bread and durum wheat. Vestnik KHNU im. V.N. Karazina. Ser: biology. 2009; 9 (856): 89–96.
Janakova E, Jakobson I, Peusha H, Abrouk M, Skopova M, Simkova H, Safar J, Vrana J, Dolezel J, Jarve K, Valarik M. Divergence between bread wheat and Triticum militinae in the powdery mildew resistance QPm.tut‑4A locus and its implications for cloning of the resistance gene. Theor. Appl. Genet. 2019; 132 (4): 1061–1072. DOI: 10.1007/s00122-018-3259-3.
Leonova IN, Budashkina EB. The study of agronomical traits determining productivity of Triticum aestivum/Triticum timopheevii introgression lines with resistance to fungal diseases. Vavilovskiy Zhurnal Genetiki i Selektsii. 2016; 20 (3): 311–319.
Sears ER. Transfer of alien genetic material to wheat. Wheat science today and Tomorrow. Cambridge University Press, 1981: 75–89.
Honrao BK, Misra SC, Bhagwat MD, Dixit RN, Surve VD, Khade VM, Rao VS. Potential of synthetic wheats as new sources of leaf rust resistance. J. Cytology and Genetics. 2003; 11: 639–647.
Mujeeb-Kazi A, Deldago R, Cortes A, Cano S, Rosas V, Sanchez J. Progress in exploiting Aegilops tauschii for wheat improvement. Ann. Wheat Newsletter. 2004; 50: 79–88.
Novoseltseva NP. Using synthetic hexaploids with the ABD genomes in crosses with bread wheat. Ann. Wheat Newsletter. 2000; 49: 138–140.
Morgounov A, Abugalieva A, Akan K et al. High-yielding winter synthetic hexaploid wheats resistant to multiple diseases and pests. Pl. Gen. Res. 2018; 16 (3): 273–278. DOI: 10.1017/S147926211700017X.
Li A, Liu D, Yang W, Kishii M, Mao L. Synthetic hexaploid wheat: Yesterday, today, and tomorrow. Engineering. 2018; 4 (4): P. 552–558. DOI: 10.1016/j.eng.2018.07.001.
Golik OV, Parkhomenko RG, Dolgov OM, Rogulina LV, Boguslavsky RL. Amphidiploids of rare wheat species and their wild relatives as sources of valuable breeding traits. Sel. Nasinn. 1996; 77: 26–30.
Mujeeb-Kazi A, Hettel GP. eds. Utilizing wild grass biodiversity in wheat improvement: 15 years of wide cross research at CIMMYT. CIMMYT Research Report, no. 2. Mexico, D.F.: CIMMYT, 1995. 140 p.
Motsnyi II, Rybalka OI. Variability of amphiploids T. durum x Ae. tauschii and their hybrids to winter wheat for morphological characters and disease resistance. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2011; 17 (57): 45–53.
Моtsnyi ІІ, Liphenko SF, Коval ТN. Inheritance of characters of resistance to fungal diseases of wide wheat hybrids with amphiploids. Tsitologiya i Genetika. 2000; 34 (2): 46–56.
Моtsnyi ІІ, Blagodarova EM. Inheritance of resistance to diseases and morphological characters in the hybrids of common wheat with introgressive lines. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2004; 6 (46): 179–193.
Моtsnyi ІІ, Narhan TP, Yeryniak MI, Liphenko SF. Application of derivatives of incomplete wheat-wildrye amphiploid (WWRA) Elytricum fertile in selection of winter soft wheat. Visnyk ahrarnoyi nauky. 2017; 8: 45–50.
Rsaliev ASh, Abugaliyeva AI, Kozhakhmetov K. Immunological characteristics of spring wheat introgressive lines to rust resistance. Agrarian science. 2019; 1: 38–42. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-326-1-38-42.
Rybalka AІ, Chervonis МV, Тоpоrаsh ІG, Surzhenko ІО, Bodelan ОP, Shchеrbina ZV. Scientific rationale of new methods development of wheat flour bread-making quality estimation. Khraneniye i pererabotka zerna. 2006; 1 (79): 43–48.
Lakin G.F. Biometrics. Textbook for universities and pedagogical institutes. Moscow: Vyshcha shkola, 1973, 343 p.
Lelley T, Eder C, Grausgruber H. Influence of 1BL.1RS wheat-rye chromosome translocation on genotype by environment interaction. J. Cer. Sci. 2004; 39: 313–320. DOI: 10.1016/j.jcs.2003.11.003.
Dospekhov BA. Methods of field experiment (with the basics of statistical processing of research results). 5th ed., rev. Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 p.
Моtsnyi ІІ, Litvinenko NA, Molodchenkova OO, Sokolov VM, Fayt VI, Sechnyak VYe. Development of winter wheat starting material using interspecific crossing for breeding for increased protein content. Tsitologiya i Genetika. 2019; 53 (2): 21–33. DOI: 10.3103/S0095452719020075.
Galaev AV, Sivolap YuM. Description of the soft wheat varieties of Ukrainian and Russian breeding by alleles of locus csLV34 closely connected with multipathogen resistance gene Lr34/Yr18/Pm38. Tsitologiya i Genetika. 2015; 49 (1): 13–19. DOI: 10.3103/S0095452715010041.
Topal NN. Adaptive properties and productivity of varieties and lines with wheat-rye translocations in the south of Ukraine. Zbirnyk naukovykh prats SHI–NTsNS. 2014; 23 (63): 88–99.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2020 І. І. Моtsnyi, T. P. Nargan, T. P. Nargan, M. Yu. Nakonechnyi, M. Yu. Nakonechnyi, S. P. Lyfenko, S. P. Lyfenko
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
При размещении текстов статей в электронных ресурсах авторские права сохраняются за автором печатной публикации.
Автор может не соглашаться с правками рецензентов и редакции, мотивируя при этом свою точку зрения.
Автор может требовать от редакции разъяснений или изменений в случае обнаружения существенных ошибок в его статье.
Автор может использовать материалы, опубликованные в журнале «Селекция и семеноводство» в своих работах, обязательно ссылаясь на наш журнал.
