vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-3-48-58vir-nw-1345Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESАнализ зависимости качества волокна хлопчатника от погодных условий восточной зоны Ставропольского краяAnalysis of the relationship between cotton fiber quality and weather conditions in the southeast of Stavropol Territoryhttps://orcid.org/0000-0002-2353-1862ХоджаеваН. А.KhodzhaevaN. A.

Ходжаева Нина Артемовна - старший научный сотрудник.

356803, Ставропольский  край,  Буденновск, ул. Вавилова, 4.

Nina A. Khodzhaeva - Senior Researcher, North-Caucasian Federal Scientific Agrarian Center, Prikumskaya Experimental Breeding Station, branch of the NCFSAC.

2 Vavilova St., Budennovsk, Stavropol Province 356803.

khodzhaeva_prikumsk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4962-1989ПодольнаяЛ. П.PodolnayaL. P.

Подольная Лариса Петровна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник.

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44.

Larisa P. Podolnaya - Cand. Sci (Biology), Leading Researcher, N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources.

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000.

l.podolnaya@vir.nw.ruСеверо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, Прикумская опытно-селекционная станцияРоссияNorth­Caucasian Federal Scientific Agrarian Center, Prikumskaya Experimental Breeding StationRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All­Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation20220310202218334858Copyright © Ходжаева Н.А., Подольная Л.П., 20222022Ходжаева Н.А., Подольная Л.П.Khodzhaeva N.A., Podolnaya L.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1345Актуальность

Актуальность. Изменение климата на планете приводит к ухудшению условий возделывания хлопчатника в традиционных хлопкосеющих странах, что в свою очередь может положительно сказаться на хлопководстве в России в связи с продвижением культуры на север. Оценка изменчивости параметров качества волокна (одного из главных хозяйственно ценных показателей) у селекционных линий хлопчатника и влияния на них погодных условий востока Ставропольского края позволит определить направления селекции и агротехнику для данной зоны.

Материал  и методы

Материал  и методы.  Волокно  30 селекционных  линий,  выращенных  на  базе  Прикумской  опытно-селекционной станции (г. Буденновск Ставропольского края), собранное в 2009, 2012, 2014, 2018 и 2019 г., оценивали по системе HVI в Москве и Камышине. Сравнили изменчивость параметров качества волокна по выборке за годы исследовании, сделали двухфакторный дисперсионный и корреляционный анализы признаков качества и показателей температуры и осадков. Использовали программы Excel 2016 и Statistica 7.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Анализ изменчивости отдельных параметров качества волокна показал, что они по-разному реагируют на погодные условия; особенно чувствительными оказались прочность и микронейр (тонина и зрелость), между которыми нами выявлена сильная отрицательная связь (r = –0,82). Именно на эти параметры наиболее значительно влияют августовские температуры и осадки. Жаркая и сухая погода августа способствует формированию волокна 1–3 типа, соответствующего волокну тонковолокнистого хлопчатника (Gossypium barbadense L.), у растений с габитусом и скороспелостью G. hirsutum L. При относительно прохладных и влажных условиях 2009 и 2012 г. волокно большинства линий было типично для средневолокнистого хлопчатника. Установленная связь между параметрами качества волокна и погодными условиями в период формирования волокна позволит заранее прогнозировать качество урожая и планировать его применение.

Background

Background. Climate change leads to the worsening of cotton cultivation conditions in traditional cotton-producing countries, which, in its turn, can produce a positive impact on cotton cultivation in Russia. Assessment of the variability of fiber quality parameters in breeding lines and the effect of weather conditions in the east of Stavropol Territory will help to identify breeding trends and agricultural practices for this area.

Materials and methods

Materials and methods. The fiber produced in 2009, 2012, 2014, 2018 and 2019 by 30 breeding lines grown at Prikumskaya Experimental Breeding Station (Budennovsk, Stavropol Territory) was analyzed under the HVI system in Moscow and Kamyshyn. We compared the variability of fiber quality parameters by sampling over the years of research and conducted ANOVA and correlation analyses of the quality traits and temperature and rainfall indicators. Excel 2016 and Statistica 7 were used.

Results and discussion

Results and discussion. An analysis of the variability in individual fiber quality parameters showed that they reacted differently to changing weather; particularly sensitive were fiber strength and micronaire. A strong negative correlation was observed between these characters (r = –0.82), and they were most significantly affected by the temperature and precipitation in August. A hot and dry August contributed to the formation of fiber type 1–3, corresponding to the fiber of Egyptian cotton (Gossypium barbadense L.), in plants with habitus and earliness of G. hirsutum L. Under relatively cool and humid conditions of 2009 and 2012, the fiber of most lines was typical for the upland type. Knowledge of the relationship between fiber quality and weather conditions during the fiber development period will help to predict the quality of cotton fiber in advance and prognosticate its utilization.

хлопчатниксорта и линиипогодные условияизменчивостькачество волокнаHVIcottoncultivars and linesweather conditionsvariabilityfiber qualityHVIРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0481-2022-0005 «Растительные ресурсы масличных и прядильных культур ВИР как основа теоретических исследований и их практического использования». Полевые работы выполнены в рамках плана научно-исследовательской работы отдела селекции и технологии возделывания сельскохозяйственных культур в засушливой зоне Северо-Кавказского ФНАЦ на 2019–2021 гг. по теме: «Создать, изучить и выделить для селекции новые генотипы зерновых колосовых, сорговых культур, кормовых и лекарственных трав, хлопчатника по комплексу хозяйственно ценных признаков для различных почвенно-климатических условий Северо-Кавказского региона» (№ 0725-2019-0016). Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The research was performed within the framework of the state task according to the theme plan of VIR, Project No. 0481-2022-0005 “Plant resources of oil and fiber crops at VIR as the basis for theoretical research and their practical utilization”. Field works were performed within the framework of the state task according to the theme plan of the North-Caucasian Federal Scientific Agrarian Center for 2019–2021, Project No. 0725-2019-0016 “To develop, study and identify for breeding new genotypes of cereal and sorghum crops, fodder and medicinal grasses, and cotton according to a set of useful agronomic traits for various soil and climate conditions of the North Caucasus region”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesАбалдов А.Н. Агроклиматическое обоснование культуры хлопчатника на Ставрополье. В кн.: Проблемы возрождения современного российского хлопководства. Буденновск; 2000. С.51-57.Abaldov A.N. Agroclimatic justification for cotton culture in Stavropol Territory (Agroklimaticheskoye obosnovaniye kultury khlopchatnika na Stavropolye). In: The problems of reviving the modern Russian cotton industry (Problemy vozrozhdeniya sovremennogo rossiyskogo khlopkovodstva). Budennovsk; 2000. p.51-57. [in Russian]Абалдов А.Н. Возрождение экономически эффективного хлопководства Ставрополья – на пути научного обоснования. В кн.: Повышение эффективности растениеводства в аридных условиях Восточного Предкавказья. Буденновск; 2000. С.121-126.Abaldov A.N. The revival of the cost-effective cotton industry of Stavropol Territory is on the way of scientific justification (Vozrozhdeniye ekonomicheski effektivnogo khlopkovodstva Stavropolya – na puti nauchnogo obosnovaniya). In: Improving the efficiency of crop production in the arid conditions of the Eastern Ante­Caucasus (Povysheniye effek­ tivnosti rasteniyevodstva v aridnykh usloviyakh Vostochnogo Predkavkazya). Budennovsk; 2002. p.121-126. [in Russian]Беседина Т.Д., Бойко А.П., Тутберидзе Ц.В., Киселева Н.С. Специфика интегративного (комплексного) действия факторов внешней среды влажных субтропиков России на сорта культуры фундука. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(1):22-32. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-22-32Besedina T.D., Boyko A.P., Tutberidze Ts.V., Kiseleva N.S. Specific nature of the integrative (complex) effect of environmental factors on hazelnut cultivars in the Russian humid subtropics. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(1):22-32. [in Russian] : 10.30901/2227-8834-2021-1-22-32Kelly B., Abidi N., Ethridge D., Hequet E.F. Fiber to fabric. In: D.D. Fang, R.G. Percy. Agronomy Monographs. Vol. 57. Cot­ton. 2nd ed. Madison, WI; 2015. p.665-744. DOI: 10.2134/agronmonogr57.2013.0031Kelly B., Abidi N., Ethridge D., Hequet E.F. Fiber to fabric. In: D.D. Fang, R.G. Percy. Agronomy Monographs. Vol. 57. Cot­ ton. 2nd ed. Madison, WI; 2015. p.665-744. DOI: 10.2134/agronmonogr57.2013.0031Kucek L.K., Riday H., Reberg-Horton C., Maul J., Mirsky S.B. et al. Enviromental influences on the relationship between fall and spring vigor in hairy vetch. Crop Ccience. 2019;59(6):2443-2454. DOI: 10.2135/cropsci2018.09.0569Kucek L.K., Riday H., Reberg-Horton C., Maul J., Mirsky S.B. et al. Enviromental influences on the relationship between fall and spring vigor in hairy vetch. Crop Ccience. 2019;59(6):2443-2454. DOI: 10.2135/cropsci2018.09.0569Морозов Н.А., Ходжаева Н.А. Предпосылки возрождения эффективного хлопководства на Ставрополье. Эффективный АПК. 2020;(2):70-71.Morozov N.A., Khodzhaeva N.A. Preconditions for the revival of efficient cotton production in Stavropol Territory (Predposylki vozrozhdeniya effektivnogo khlopkovodstva na Stavropolye). Effectivny APK = Effective Agro­Industrial Complex. 2020;(2):70-71. [in Russian]Новикова Л.Ю., Лоскутов И.Г., Дюбин В.Н. Анализ динамики хозяйственно ценных признаков овса сорта Боррус в условиях Северо-Запада РФ с 1980 по 2008 г. в связи с изменениями климата. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2009;166:551-558.Novikova L.Yu., Loskutov I.G., Dyubin V.N. The analysis of economically valuable characters of Borrus oat variety under condition of North-West of Russia from 1980 to 2008 in connection with climate changes. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2009;166:551-558. [in Russian]Павлов А.В. Источники высокого качества волокна в коллекции льна-долгунца ВИР и их селекционная ценность: Дис. … канд. с.-х. наук. Санкт-Петербург: ВИР; 2007.Pavlov A.V. The sources of high-quality fiber in the VIR fiber flax collection and their breeding value (Istochniki vysokogo kachestva volokna v kollektsii lnadolguntsa VIR i ikh selektsionnaya tsennost) [dissertation]. St. Petersburg: VIR; 2007. [in Russian]Платонова О.П., Маслова Н.А. Применение «HVI» в текстильной промышленности. Москва; 2001.Platonova O.P., Maslova N.A. The use of HVI in the textile industry (Primeneniye “HVI” v tekstilnoy promyshlennosti). Moscow; 2001. [in Russian]Подольная Л.П., Григорьев С.В., Илларионова К.В., Асфандиярова М.Ш., Туз Р.К., Ходжаева Н.А., Мирошниченко Е.В. Хлопчатник в России. Актуальность и перспективы. Достижения науки и техники АПК. 2015; 29(7):56-58.Podolnaya L.P., Grigorev S.V., Illarionova K.V., Asfandiarova M. Sh., Tuz R.K., Khodjaeva N.A., Miroshnichenko E.V. Cotton in Russia. Actuality and prospect. Achievements of Science and Technology of AIC. 2015;29(7):56-58. [in Russian]Подольная Л.П., Ходжаева Н.А. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 889. Хлопчатник: Оценка коллекционных образцов хлопчатника по методике HVI. Санкт-Петербург: ВИР; 2019.Podolnaya L.P., Khodzhaeva N.A. Catalogue of the VIR global collection. Issue 889. Cotton: evaluation of fiber in cotton accessions using the HVI testing method. St. Petersburg: VIR; 2019. [in Russian]Подольная Л.П., Кушнарева Т.А. Ходжаева Н.А. Анализ зависимости развития образцов хлопчатника от погодных условий Буденновского опорного пункта ВИР (юго-восток Ставропольского края). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2011;167:112-124.Podolnaya L.P., Kushnareva T.A., Khodzhaeva N.A. Analysis of the effect of weather conditions on the development of cotton accessions at Budennovsk experimental site of the Vavilov Institute (Southeast of Stavropol Territory). Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2011;167:112-124. [in Russian]Подольная Л.П., Платонова О.П., Асфандиярова М.Ш., Туз Р.К., Маслова Н.А. Оценка качества волокна хлопчатника по международной системе HVI. В кн.: Сборник трудов Прикаспийского НИИ аридного земледелия. Т. 4. Соленое Займище; 2006. С.28-34.Podolnaya L.P., Platonova O.P., Asfandiyarova M.Sh., Tuz R.K., Maslova N.A. Evaluation of cotton fiber quality under the international HVI system (Otsenka kachestva volokna khlopchatnika po mezhdunarodnoy sisteme HVI). In: Pro­ ceedings of the Near­Caspian Research Institute of Arid Farming. Vol. 4 (Sbornik trudov Prikaspiyskogo NII aridnogo zemledeliya. T. 4). Solenoye Zaymishche; 2006. p.28-34. [in Russian]Подольная Л.П., Туз Р.К., Асфандиярова М.Ш. Корреляции между признаками у образцов хлопчатника в зависимости от погодных условий. В кн.: Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции / под ред. Н.А. Щербаковой, А.П. Селиверстовой. Соленое Займище; 2017. С.890-894.Podolnaya L.P., Tuz R.K., Asfandiyarova M.Sh. Correlations between the traits of the cotton samples depending on weather conditions (Korrelyatsii mezhdu priznakami u obraztsov khlopchatnika v zavisimosti ot pogodnykh usloviy). In: N.A. Sherbakova, A.P. Seliverstova (eds). Scientific and practical ways to enhance environmental stability and socioeconomic support of agricultural production: proceedings of the International Scientific and Practical Conference (Nauchno­prakticheskiye puti povysheniya ekologicheskoy ustoychivosti i sotsialno­ekonomicheskoye obespecheniye selskokhozyaystvennogo proizvodstva: materialy mezhdunarodnoy nauchno­prakticheskoy konferentsii). Solenoye Zaymishche; 2017. p.890–894. [in Russian]Ростова Н.С. Корреляции: структура и изменчивость. В кн.: Труды Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. Сер. 1. Т. 94. Санкт-Петербург: СПбГУ; 2002.Rostova N.S. Correlations: structure and variability. In: Proceedings of the St. Petersburg Society of. Naturalists. Ser. 1. Vol. 94. St. Petersburg: St. Petersburg University; 2002. [in Russian]Симонгулян Н.Г. Генетика количественных признаков хлопчатника. Ташкент: ФАН; 1991.Simongulyan N.G. Genetics of cotton quantitative traits (Genetika kolichestvennykh priznakov khlopchatnika). Tashkent: FAN; 1991. [in Russian]Smith C.W, Hague S., Hequet E., Thaxton P.S., Brown I.N. Development of extra-long staple upland cotton. Crop Science. 2008;48(5):1823-1831. DOI: 10.2135/cropsci2008.01.0052Smith C.W, Hague S., Hequet E., Thaxton P.S., Brown I.N. Development of extra-long staple upland cotton. Crop Science. 2008;48(5):1823-1831. DOI: 10.2135/cropsci2008.01.0052Williams A.A.J., McRae D., Kouadio L., Mushtaq Sh., Davis P. Cotton and climate change. In: J.L. Hatfield, M.V.K. Sivakumar, J.H. Prueger (eds). Agronomy Monographs. Vol. 60. Agroclimatology: Linking Agriculture to Climate. Madison, WI; 2018. p.343-368. DOI: 10.2134/agronmonogr60.2016.0009Williams A.A.J., McRae D., Kouadio L., Mushtaq Sh., Davis P. Cotton and climate change. In: J.L. Hatfield, M.V.K. Sivakumar, J.H. Prueger (eds). Agronomy Monographs. Vol. 60. Agroclimatology: Linking Agriculture to Climate. Madison, WI; 2018. p.343-368. DOI: 10.2134/agronmonogr60.2016.0009

The authors declare that there are no conflicts of interest present.