vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-4-39-47vir-nw-1385Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESМетодика оценки агроэкологической адаптированности генотипов в условиях глобального потепления климатаMethodology for assessing the agroecological adaptability of genotypes under global climate warminghttps://orcid.org/0000-0001-5492-8582КинчаровА. И.KincharovA. I.

кандидат сельскохозяйственных наук, директор, 

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Cand. Sci. (Agriculture), Director,

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

kincharov_ai@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4470-8022ДёминаЕ. А.DeminaE. A.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав. лабораторией, 

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher,

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

elena_pniiss@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1987-8708КинчароваМ. Н.KincharovaM. N.

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher,

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

potatolab@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3090-8549ТарановаТ. Ю.TaranovaT. Yu.

младший научный сотрудник, 

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Associate Researcher, 

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

tatyana_0710.88@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0163-4481МуллаяноваО. С.MullayanovaO. S.

младший научный сотрудник, 

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Associate Researcher, 

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

brezneva_os88@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2156-2075ЧекмасоваК. Ю.ChekmasovaK. Yu.

младший научный сотрудник,

446442 Самарская обл., пгт. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

Associate Researcher,

76 Shosseynaya St., Ust-Kinelsky Town., Samara Province 446442

kristina.chekmasova@yandex.ruСамарский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова – филиал СамНЦ РАНРоссияSamara Federal Research Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Volga Scientific Research Institute of Selection and Seed-Growing named after P.N. KonstantinovRussian Federation20221712202218343947Copyright © Кинчаров А.И., Дёмина Е.А., Кинчарова М.Н., Таранова Т.Ю., Муллаянова О.С., Чекмасова К.Ю., 20222022Кинчаров А.И., Дёмина Е.А., Кинчарова М.Н., Таранова Т.Ю., Муллаянова О.С., Чекмасова К.Ю.Kincharov A.I., Demina E.A., Kincharova M.N., Taranova T.Y., Mullayanova O.S., Chekmasova K.Y.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/1385Актуальность

Актуальность. Несмотря на достижения селекции в создании сортов с высокой потенциальной продуктивностью и устойчивостью к наиболее распространенным в регионах стрессовым факторам, предусмотреть и точно предсказать реакцию сортов в производственных условиях практически невозможно. К тому же в условиях глобального потепления климата все чаще будут проявляться экстремальные погодные явления, включая волны жары, засух и ливней. Для уменьшения риска существенного снижения валовых сборов зерна в засушливые годы и достижения высоких показателей в благоприятных условиях поставлена цель работы – разработать комплексный показатель оценки агроэкологической адаптированности генотипа к некоторым последствиям глобального потепления климата.

Материалы и методы

Материалы и методы. Используя результаты конкурсного испытания пяти сортов и девяти перспективных линий пшеницы яровой по урожайности за шесть контрастных по влагообеспеченности лет – методом расчета показателей отзывчивости на благоприятные условия, депрессии урожайности зерна в неблагоприятных условиях и относительного индекса урожайности – предложен комплексный показатель для оценки агроэкологической адаптированности генотипа к контрастным условиям среды.

Результаты

Результаты. Предложенный метод позволяет получить комплексную оценку, учитывающую отзывчивость образца на улучшение агроклиматических условий и степень его реакции на неблагоприятные факторы среды с учетом индекса урожайности в изучаемом наборе. Метод рекомендуется для оценки исходного материала и выявления разнообразия откликов образцов на изменения агроклиматических условий и для этапа конкурсного сортоиспытания в селекции на адаптивность. 

Background

Background. The relevance of the research is due to the fact that, despite the breeding achievements in releasing cultivars with high potential yield and resistance to the most common stressors in the regions, it is almost impossible to foresee and accurately predict the reaction of cultivars under production conditions. Besides, extreme weather events, including heat waves, droughts and downpours, will increasingly manifest themselves under global climate warming. To reduce the risk of a significant decrease in gross grain harvests in dry years and achieve high results under favorable conditions, the goal was to develop a comprehensive indicator for assessing the agroecological adaptability of genotypes to some consequences of global climate warming.

Materials and methods

Materials and methods. The results of a competitive test of 5 cultivars and 9 promising lines of spring wheat for their yield across six years contrasting in moisture availability by calculating the indicators of responsiveness to favorable conditions, grain yield depression under unfavorable conditions and the relative yield index were used to develop a complex indicator proposed to assess the agroecological adaptability of a genotype to contrasting environmental conditions.

Results

Results. The proposed method makes it possible to perform a comprehensive assessment that takes into account the responsiveness of an accession to improved agroclimatic conditions and the degree of its reaction to adverse environmental factors, taking into account the yield index in the studied set. The method is recommended for evaluating the source material and identifying the diversity of its responses to changes in agroclimatic conditions as well as for the stage of competitive variety testing in plant breeding for adaptability. 

пшеницасортселекцияметодикаотзывчивостьзасухоустойчивостьурожайностьwheatcultivarbreedingmethodologyresponsivenessdrought resistanceyieldНаучные исследования проводились в том числе в рамках выполнения государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по теме № 0192-2019-0032 «На основании изучения генофонда и синтезирования новых генисточников с комплексом ценных признаков усовершенствовать технологию селекционного процесса с целью создания адаптивных сортов яровой и озимой пшеницы, сочетающих высокую продуктивность и качество зерна с повышенной устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессам Среднего Поволжья».The research was carried out, inter alia, within the framework of the state task of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation on Theme No. 0192-2019-0032 “On the basis of studying the gene pool and synthesizing new genetic sources with a set of valuable traits to improve the technology of the breeding process in order to develop adaptable cultivars of spring and winter wheat, combining high productivity and grain quality with increased resistance to biotic and abiotic stresses in the Middle Volga region”.ReferencesBattisti D.S., Naylor R.L. Historical warnings of future food insecurity with unprecedented seasonal heat. Science. 2009;323(5911):240-244. DOI: 10.1126/science.1164363Battisti D.S., Naylor R.L. Historical warnings of future food insecurity with unprecedented seasonal heat. Science. 2009;323(5911):240-244. DOI: 10.1126/science.1164363Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва: Агропромиздат; 1985.Dospekhov B.A. Methodology of field trial (Metodika polevogo opyta). Moscow: Agropromizdat; 1985. [in Russian].Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966;6(1):36-40. DOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011xEberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966;6(1):36-40. DOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011xHansen J., Sato M., Ruedy R. Perception of climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012;109(37):2415-2423. DOI: 10.1073/pnas.1205276109Hansen J., Sato M., Ruedy R. Perception of climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012;109(37):2415-2423. DOI: 10.1073/pnas.1205276109Kahiluoto H., Kaseva J., Hakala K., Himanen S.J., Jauhiainen L., Rötter R.P. et al. Cultivating resilience by empirically revealing response diversity. Global Environmental Change. 2014;25:186-193. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2014.02.002Kahiluoto H., Kaseva J., Hakala K., Himanen S.J., Jauhiainen L., Rötter R.P. et al. Cultivating resilience by empirically revealing response diversity. Global Environmental Change. 2014;25:186-193. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2014.02.002Хангильдин В.В., Бирюков С.В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях. В кн.: Генетико-цитологические аспекты в селекции сельскохозяйственных растений. Одесса: ВСГИ; 1984. C.67-76.Khangildin V.V., Biryukov S.V. The problem of homeostasis in genetic and breeding research (Problema gomeostaza v genetiko-selektsionnykh issledovaniyakh). In: Genetic and Cytological Aspects in Crop Breeding (Genetiko-tsi tologicheskiye aspekty v selektsii selskokhozyaystvennykh rasteniy). Odessa: VSGI; 1984. p.67-76. [in Russian].Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Генотип и среда в селекции растений. Минск: Наука и техника; 1989.Kilchevsky A.V., Khotyleva L.V. Genotype and environment in plant breeding (Genotip i sreda v selektsii rasteniy). Minsk: Nauka i Tekhnika; 1989. [in Russian].Кинчаров А.И., Таранова Т.Ю., Дёмина Е.А. Специфическая реакция сортов яровой мягкой пшеницы на погодные условия. Вестник КрасГАУ. 2020;9(162):61-68. DOI 10.36718/1819-4036-2020-9-61-68Kincharov A.I., Taranova T.Yu., Dyomina E.A. Specific reaction of spring soft wheat varieties to weather conditions. The Bulletin of KrasGAU. 2020;9(162):61-68. [in Russian]. DOI 10.36718/1819-4036-2020-9-61-68Mäkinen H., Kaseva J., Virkajärvi P., Kahiluoto H. Managing resilience of forage crops to climate change through response diversity. Field Crops Research. 2015;183:23-30. DOI: 10.1016/j.fcr.2015.07.006Mäkinen H., Kaseva J., Virkajärvi P., Kahiluoto H. Managing resilience of forage crops to climate change through response diversity. Field Crops Research. 2015;183:23-30. DOI: 10.1016/j.fcr.2015.07.006Мальчиков П.Н., Вьюшков А.А. Селекция твердой пшеницы на урожайность. В кн.: Генетика, селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур (к 100-летию Самарского НИИСХ). Самара; 2003. С.89-118.Malchikov P.N. Vyushkov A.A. Durum wheat breeding for yield (Selektsiya tverdoy pshenitsy na urozhaynost). In: Genetics, Breeding and Seed Production of Crops (to the 100th anniversary of Samara Scientific Research Institute of Agricultural Sciences) (Genetika, selektsiya i semenovodstvo selskokhozyaystvennykh kultur [k 100-letiyu Samarskogo NIISkKh]). Samara; 2003. p.89-118. [in Russian].Мартынов С.П. Оценка экологической пластичности сортов сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственная биология. 1989;(3):124-128.Martynov S.P. Assessment of the environmental plasticity in crop cultivars (Otsenka ekologicheskoy plastichnosti sortov selskokhozyaystvennykh kultur). Agricultural Biology. 1989;(3):124-128. [in Russian].Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. Москва: Госагропром СССР; 1989.Methodology of state crop variety trials. Second issue. Cereals, groats, legumes, maize, and fodder crops (Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. Vypusk vtoroy. Zernovye, krupyanye, zernobobovye, kukuruza i kormovye kultury). Moscow: Gosagroprom SSSR; 1989. [in Russian].Поползухина Н.А., Поползухин П.В., Гайдар А.А., Паршуткин Ю.Ю., Якунина Н.А. ‘Омская юбилейная’ – адаптивный сорт яровой мягкой пшеницы для Сибирского региона. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):120-126. DOI 10.30901/2227-8834-2020-4-120-126Popolzukhina N.A., Popolzukhin P.V., Gaidar A.A., Parshutkin Yu.Yu., Yakunina N.A. Development of the adaptive spring bread wheat cultivar ‘Omskaya Yubileynaya’ under the conditions of the Siberian region. Proceeding on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020;181(4):120-126. [in Russian]. DOI 10.30901/2227-8834-2020-4-120-126Ray D.K., Gerber J.S., MacDonald G.K., West P.C. Climate variation explains a third of global crop yield variability. Nature Communications. 2015;6:5989. DOI: 10.1038/ncomms6989Ray D.K., Gerber J.S., MacDonald G.K., West P.C. Climate variation explains a third of global crop yield variability. Nature Communications. 2015;6:5989. DOI: 10.1038/ncomms6989Рыбась И.А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):617-626. DOI 10.15389/agrobiology.2016.5.617rusRybas’ I.A. Breeding grain crops to increase adaptability (review). Agricultural Biology. 2016;51(5):617-626. [in Russian]. DOI 10.15389/agrobiology.2016.5.617rusSemenov M.A., Shewry P.R. Modelling predicts that heat stress, not drought, will increase vulnerability of wheat in Europe. Scientific Reports. 2011;1:66. DOI: 10.1038/srep00066Semenov M.A., Shewry P.R. Modelling predicts that heat stress, not drought, will increase vulnerability of wheat in Europe. Scientific Reports. 2011;1:66. DOI: 10.1038/srep00066Валекжанин В.С., Коробейников Н.И. Экологическая пластичность генетически полиморфных образцов яровой мягкой пшеницы. Достижения науки и техники АПК. 2011;(12):25-27.Valekzhanin V.S., Korobeinikov N.I. Ecological plasticity of genetically polymorphic samples of spring bread wheat. Achievements of Science and Technology of AIC. 2011;(12):25-27. [in Russian]Vollset S.E., Goren E., Yuan C.W., Cao J., Smith A.E., Hsiao T. et al. Fertility, mortality, migration, and population scenarios for 195 countries and territories from 2017 to 2100: a forecasting analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet. 2020;396(10258):1285-1306. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30677-2Vollset S.E., Goren E., Yuan C.W., Cao J., Smith A.E., Hsiao T. et al. Fertility, mortality, migration, and population scenarios for 195 countries and territories from 2017 to 2100: a forecasting analysis for the Global Burden of Disease Study. Lancet. 2020;396(10258):1285-1306. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30677-2Жаркова С.В. Оценка параметров адаптивности среды в ограниченном количестве пунктов испытания. Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2019;10-1(37):138-141.Zharkova S.V. Assessment of environmental adaptability parameters in a limited number of test points. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2019;10-1(37):138-141. [in Russian].Животков Л.А., Морозова З.А., Секатуева Л.И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «урожайности». Селекция и семеноводство. 1994;(2):3-6.Zhivotkov L.A., Morozova Z.A., Sekatueva L.I. Methods of detecting potential productivity and adaptability in cultivars and breeding forms of winter wheat according to their ‘yield’ indicator (Metodika vyyavleniya potentsialnoy produktivnosti i adaptivnosti sortov i selektsionnykh form ozimoy pshenitsy po pokazatelyu “urozhaynosti”). Selektsiya i semenovodstvo = Plant Breeding and Seed Production. 1994;(2):3-6. [in Russian].Жученко А.А. Возможности создания сортов и гибридов растений с учетом изменения климата. В кн.: Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата. Саратов; 2004. С.10-16.Zhuchenko A.A. Opportunities for releasing plant cultivars and hybrids taking into account the climate change (Vozmozhnosti sozdaniya sortov i gibridov rasteniy s uchetom izmeneniya klimata). In: A strategy for Adaptive Breeding of Field Crops in Connection with Global Climate Change (Strategiya adaptivnoy selektsii polevykh kultur v svyazi s globalnym izmeneniyem klimata). Saratov; 2004. p.10-16. [in Russian].

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