vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-4-73-87vir-nw-1388Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESМорфологические и хозяйственные признаки сортов озимой ржи в связи с устойчивостью к полеганиюMorphological and agronomic characteristics of winter rye cultivars in connection with their resistance to lodginghttps://orcid.org/0000-0002-3845-0168НабатоваН. А.NabatovaN. A.

младший научный сотрудник, 

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

Associate Researcher, 

166a Lenina St., Kirov 610007

nabatova43@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8919-4056ПарфеноваЕ. С.ParfenovaE. S.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, 

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher, 

166a Lenina St., Kirov 610007

elka1745@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5650-6906УткинаЕ. И.UtkinaE. I.

доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, 

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

Dr. Sci. (Agriculture), Leading Researcher,

166a Lenina St., Kirov 610007

utkina.e.i@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4991-1510ШамоваМ. Г.ShamovaM. G.

кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник, 

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

Cand. Sci. (Agriculture), Researcher,

166a Lenina St., Kirov 610007

ChamowaMarina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9020-4765ПсареваЕ. А.PsarevaE. A.

лаборант,

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

 Laboratory Assistant, 

166a Lenina St., Kirov 610007

katya-lih@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9015-0613ЖуковаМ. Н.ZhukovaM. N.

младший научный сотрудник,

610007 Киров, ул. Ленина, 166а

Associate Researcher, 

166a Lenina St., Kirov 610007

zhukovamasha15@gmail.comФедеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. РудницкогоРоссияFederal Agricultural Research Center of the North-East named N.V. RudnitskyRussian Federation20221912202218347387Copyright © Набатова Н.А., Парфенова Е.С., Уткина Е.И., Шамова М.Г., Псарева Е.А., Жукова М.Н., 20222022Набатова Н.А., Парфенова Е.С., Уткина Е.И., Шамова М.Г., Псарева Е.А., Жукова М.Н.Nabatova N.A., Parfenova E.S., Utkina E.I., Shamova M.G., Psareva E.A., Zhukova M.N.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/1388Актуальность

Актуальность. Устойчивость к полеганию озимой ржи связана с морфологическими признаками стебля. В селекции неполегающих продуктивных сортов для поиска исходного материала необходимо изучить сортовое фенотипическое разнообразие по морфологическим признакам соломины, влияющим на устойчивость к полеганию и продуктивность колоса.

Материалы и методы

Материалы и методы. Экспериментальная работа проведена в 2017–2020 гг. в Федеральном аграрном научном центре Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (ФАНЦ Северо-Востока, г. Киров). Оценивали полевую устойчивость к полеганию, морфологические признаки соломины, урожайность, продуктивность колоса у 16 сортов озимой ржи. Изучение сортов проводили в соответствии с Международным классификатором рода Secale L. и Методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. В лабораторных условиях у 10 растений каждого сорта определяли массу отрезков вторых нижних междоузлий.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Установлены отрицательные корреляции устойчивости к полеганию с длиной соломины (r = –0,55) и массой второго нижнего междоузлия (r = –0,65). Продуктивность колоса сортов ржи достоверно связана с толщиной стенки (r = 0,52) и длиной второго нижнего междоузлия (r = –0,52). По результатам путевого анализа основными причинами снижения устойчивости к полеганию были масса отрезка (P = –0,467) и длина второго нижнего междоузлия (P = –0,408); причиной повышения устойчивости была толщина стенки второго нижнего междоузлия (P = 0,424). Сорта достоверно различались по устойчивости к полеганию (НСР05 = 0,8). Выделены сорта ‘Московская 12’, ‘Татьяна’, ‘Былина’, ‘Янтарная’, предлагаемые в качестве исходного материала для селекции на устойчивость к полеганию. 

Background

Background. Lodging resistance of winter rye is associated with morphological features of the stem. Searching for source material to breed non-lodging high-yielding cultivars requires studying the varietal phenotypic diversity according to morphological characters of the stem that affect the resistance to lodging and the productivity of the ear.

Materials and methods

Materials and methods. Experiments were carried out in 2017–2020 at the Federal Agricultural Research Center of the North-East (FARC North-East), Kirov. Field resistance to lodging, morphological characteristics of the stem, yield, and ear productivity were evaluated in 16 winter rye cultivars. The study was based on the International COMECON List of Descriptors for the Genus Secale L., and Methodology for the State Variety Trials of Agricultural Crops. The weight of segments of the second lower internodes was measured in 10 plants of each cultivar under laboratory conditions.

Results and conclusions

Results and conclusions. Negative correlations of lodging resistance with stem length (r= –0.55) and the weight of the second lower internode (r = –0.65) were revealed. Ear productivity of rye cultivars was significantly associated with the wall thickness (r = 0.52) and the length of the second lower internode (r = –0.52). According to the results of the path analysis, the main causes of a decrease in lodging resistance were the weight of the segment (P = –0.467) and the length of the second lower internode (P = –0.408), while an increase was connected with the wall thickness of the second lower internode (P = 0.424). The cultivars differed significantly in their resistance to lodging (LSD05 = 0.8). Cvs. ‘Moskovskaya 12’, ‘Tatyana’, ‘Bylina’ and ‘Yantarnaya’ were identified; they are recommended as source material for breeding for lodging resistance. 

селекциякорреляциясоломинамеждоузлиедлинамассаотрезокпродуктивностьколосbreedingcorrelationsteminternodelengthweightsegmentproductivityearРабота выполнена в рамках государственного задания по теме НИР № FSZS-2019-0095 «Разработка и внедрение фундаментальных научных инновационных подходов, ориентированных на изучение и использование разнообразия генетических ресурсов, создание адаптивных генисточников озимой ржи с комплексным сочетанием улучшенных параметров селекционно ценных признаков; на создание сортов озимой ржи северного экотипа целевого использования с повышенной зимостойкостью, стабильной продуктивностью, устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессорам; на разработку технологии производства современных сортов для повышения эффективности использования их продуктивного потенциала с учетом изменения климатических условий и нарастания фитопатогенной нагрузки для укрепления продовольственной безопасности страны и создания продуктов здорового питания».The research was performed within the framework of the State Task, research theme No. FSZS-2019-0095 “Development and implementation of fundamental scientific innovative approaches focused on the study and use of the diversity of genetic resources, generation of adaptable genetic sources of winter rye with a complex combination of improved parameters of traits valuable for breeding; on the development of winter rye cultivars of the northern ecotype for targeted use with increased winter hardiness, stable productivity, resistance to biotic and abiotic stressors; on the development of a technology for the production of modern cultivars to improve the efficiency of implementing their productive potential, taking into account changes in climatic conditions and an increase in phytopathogenic pressure to strengthen the country’s food security and release healthy food products”.ReferencesЧайкин В.В., Пшеничная И.А., Тороп А.А. Полегание озимой ржи и хлебопекарные качества. Земледелие. 2013;(5):27-28.Chaikin V.V., Pshenichnaya I.A., Torop A.A. Lodging of winter rye and baking qualities of its grain. Zemledelie = Agriculture. 2013;(5):27-28. [in Russian].Чайкин В.В., Тороп А.А., Е.А. Тороп. Изменение архитектоники растения как направление в селекции озимой ржи. Зернобобовые и крупяные культуры. 2021;3(39):23-33. DOI: 10.24412/2309-348X-2021-3-23-33Chaikin V.V., Torop A.A., Torop E.A. Change of plant architectonics as a direction in breeding of winter rye. Legumes and Groat Crops. 2021;3(39):23-33. [in Russian]. DOI: 10.24412/2309-348X-2021-3-23-33Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / под ред. М.А. Федина. Москва; 1985.Fedin M.A. (ed.) Methodology for the state variety trials of agricultural crops. Issue 1. General part. (Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. Vypusk 1. Obshchaya chast). Moscow; 1985. [in Russian].Гончаренко А.А., Ермаков С.А., Семенова Т.В., Филиппов С.Н. Пути повышения селекции озимой ржи на устойчивость к полеганию. В кн.: Селекция ржи: материалы Симпозиума ЕУКАРПИА. Ленинград; 1990. С.65-71.Goncharenko A.A., Ermakov S.A., Semenova T.V., Filippov S.N. Ways to enhance winter rye breeding for resistance to lodging (Puti povysheniya selektsii ozimoy rzhi na ustoychivost k poleganiyu) In: Rye Breeding: Proceedings of the EUCARPIA Symposium. Leningrad; 1990. p.65-71. [in Russian].Григулецкий В.Г. К вопросу устойчивости прямолинейной формы равновесия стеблей зерновых культур против полегания. Часть 1. Московский экономический журнал. 2019;(9):532-557. DOI: 10.24411/2413-046Х-2019-19015Griguletskiy V.G. To the question of stability of rectlinear forms of balance cutters of grain crops against flashback. Part 1. Moscow Economic Journal. 2019;(9):532-557. [in Russian]. DOI: 10.24411/2413-046Х-2019-19015Международный классификатор рода Secale L. Ленинград: ВИР; 1984.International COMECON List of Descriptors for the Genus Secale L. Leningrad: VIR; 1984. [in Russian; in English].Иванов А.П. Рожь. Ленинград; Москва: Сельхозиздат; 1961.Ivanov A.P. Rye (Rozh) Leningrad; Moscow: Selkhozizdat; 1961. [in Russian].Кедрова Л.И., Уткина Е.И., Шляхтина Е.А., Шешегова Т.К., Парфенова Е.С., Шамова М.Г. и др. Биологические основы производства зерна озимой ржи на Евро-Северо-Востоке РФ. Достижения науки и техники АПК. 2012;(6):21-23.Kedrova L.I., Utkina E.I., Shlyakhtina E.A., Sheshegova T.K., Parfenova E.S., Shamova M.G. et al. Biological bases of manufacture of grain of winter rye in European North-East of Russian Federation. Achievements of Science and Technology of AIC. 2012;(6):21-23. [in Russian].Кобылянский В.Д., Корзун А.Е., Катерова А.Г., Лапиков Н.С., Солодухина О.В. Культурная флора СССР. Т. 2, ч. 1. Рожь / под ред. В.Д. Кобылянского. Ленинград; 1989.Kobylyansky V.D., Korzun A.E., Katerova A.G., Lapikov N.S., Solodukhina O.V. Flora of cultivated plants. Vol. 2 (Pt 1). Rye. V.D. Kobylyansky (ed.). Leningrad; 1989. [in Russian].Кобылянский В.Д., Солодухина О.В. Роль ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова в инициации и становлении новых направлений в селекции озимой ржи в России. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2015;176(1):5-19. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-1-5-19Kobylyansky V.D., Solodukhina O.V. The role of the Vavilov Institute of Plant Industry in the initiation and development of new trends in winter rye breeding in Russia. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2015;176(1):5-19. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-1-5-19Лукьянова И.В. Анализ видовых и сортовых особенностей устойчивости стеблей злаковых культур к полеганию с учетом их физико-механических свойств и архитектоники для использования в селекции: дис. … докт. биол. наук. Краснодар: Кубанский ГАУ; 2008.Lukyanova I.V. Analysis of specific and varietal features of the resistance of cereal crop stems to lodging, taking into account their physical and mechanical properties and architectonics for use in breeding (Analiz vidovykh i sortovykh osobennostey ustoychivosti stebley zlakovykh kul tur k poleganiyu s uchetom ikh fiziko-mekhanicheskikh svoystv i arkhitektoniki dlya ispolzovaniya v selektsii) [dissertation]. Krasnodar: Kuban State Agrarian University; 2008. [in Russian].Muszynska A., Guendel А., Melzer М., Moya Y.A.T., Röder M.S., Rolletschek H. et al. A mechanistic view on lodging resistance in rye and wheat: a multiscale comparative study. Plant Biotechnology Journal. 2021;19(12):2646–2661. DOI: 10.1111/pbi.13689Muszynska A., Guendel А., Melzer М., Moya Y.A.T., Röder M.S., Rolletschek H. et al. A mechanistic view on lodging resistance in rye and wheat: a multiscale comparative study. Plant Biotechnology Journal. 2021;19(12):2646–2661. DOI: 10.1111/pbi.13689Пономарева М.Л., Пономарев С.Н. Морфометрические параметры стебля как критерии оценки устойчивости растений озимой ржи к полеганию в условиях Среднего Поволжья. Сельскохозяйственная биология. 2004;39(3):90-94.Ponomareva M.L., Ponomarev S.N. Morphometric parameters of stem as criteria for estimation of resistance of winter rye to lodging in the conditions of Middle Povolzh’e. Agricultural Biology. 2004;39(3):90-94. [in Russian].Ровдо Т.В., Артюх Д.Ю. Результаты изучения коллекционных образцов озимой ржи по основным хозяйственно-ценным признакам. Земледелие и селекция в Беларуси. 2021;(57):251-258.Rovdo T.V., Artsiukh D.Yu. Results of studying collection accessions of winter rye in terms of the main economically important traits. Zemledeliye i selektsiya v Belarusi = Farming and Breeding in Belarus. 2021;(57):251-258. [in Russian].Тетерятченко Г.К. Анатомический метод оценки исходного материала мягкой озимой пшеницы на продуктивность, морозостойкость и устойчивость к полеганию. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова. 1984;146:28-32.Teteryatchenko G.K. Anatomical method for assessing source material of winter bread wheat for productivity, frost resistance and resistance to lodging (Anatomicheskiy metod otsenki iskhodnogo materiala myagkoy ozimoy pshenitsy na produktivnost, morozostoykost i ustoychivost k poleganiyu). Scientific and Technical Bulletin of the N.I. Vavilov All-Russian Research Institute of Plant Industry. 1984;146:28-32. [in Russian].Тихвинский С.Ф., Буторина Л.К. Борьба с полеганием сельскохозяйственных культур. Ленинград: Колос; 1983.Tikhvinsky S.F., Butorina L.K. Fight against lodging of agricultural crops (Borba s poleganiyem selskokhozyaystvennykh kultur) Leningrad: Kolos; 1983. [in Russian].Тороп А.А., Чайкин В.В., Тороп Е.А., Кузьменко С.А. Практическое использование в селекции озимой ржи способов, позволяющих сочетать в сорте высокую урожайность и адаптивность к условиям среды. Достижения науки и техники АПК. 2020;34(3):32-35. DOI: 10.24411/0235-2451-2020-10306Torop A.A., Chaykin V.V., Torop E.A., Kuzmenko S.A. Practical use of methods that provide both high yield and adaptability to environmental conditions in winter rye breeding. Achievements of Science and Technology of AIC. 2020;34(3):32-35. [in Russian]. DOI: 10.24411/0235-2451-2020-10306Тороп Е.А., Чайкин В.В., Тороп А.А. Способ оценки селекционного материала озимой ржи на устойчивость к полеганию. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2011;3(22):14-16.Torop E.A, Сhajkin V.V., Torop A.A. Method of estimation of winter rye selection material for lodging resistance. Agricultural Science Euro-North-East. 2011;3(22):14-16. [in Russian].Тороп Е.А., Чайкин В.В., Тороп А.А. Способ отбора устойчивых к полеганию форм зерновых колосовых злаков. Российская Федерация; патент № 2382549C2; 2008. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2382549C2_20100227 [дата обращения: 07.03.2022].Torop E.A., Chaikin V.V., Torop A.A. Method of selection of lodging-resistant cereals (Sposob otbora ustoychivykh k poleganiyu form zernovykh kolosovykh zlakov). Russian Federation; patent number: 2382549C2; 2008. [in Russian]. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2382549C2_20100227 [дата обращения: 07.03.2022].Wójtowicz T., Grabowska-Joachimiak A., Zieliński A. Analysis of morpho-anatomical stem properties determining its mechanical strength in selected rye cultivars. International Agrophysics. 2020;1(34):123-131. DOI: 10.31545/intagr/115096Wójtowicz T., Grabowska-Joachimiak A., Zieliński A. Analysis of morpho-anatomical stem properties determining its mechanical strength in selected rye cultivars. International Agrophysics. 2020;1(34):123-131. DOI: 10.31545/intagr/115096Wright S. Correlation and causation. Journal of Agricultural Research. 1921;20:557-585.Wright S. Correlation and causation. Journal of Agricultural Research. 1921;20:557-585.Захаров В.Г., Сюков В.В., Яковлева О.Д. Сопряженность анатомо-морфологических признаков с устойчивостью к полеганию яровой мягкой пшеницы в условиях Среднего Поволжья. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(3):506-510.Zakharov V.G., Syukov V.V., Yakovleva O.D. Correlation of morphoanatomical traits with lodging resistance in spring wheat in the Middle Volga region. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2014;18(3):506-510. [in Russian].Зайцева И.Ю., Щенникова И.Н. Сопряженность морфологических признаков с устойчивостью к полеганию ярового ячменя в условиях Волго-Вятского региона. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):32-40. DOI: 10.30901/2227- 8834-2020-3-32-40Zaytseva I.Yu., Shchennikova I.N. Association of morphological traits with lodging resistance in spring barley under the conditions of the Volga-Vyatka region. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020;181(3):32-40. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227- 8834-2020-3-32-40Zuo Y., Zhang X., Zuo S., Ren X., Liu Z., Dong L. et al. Changes of stem characteristics, senescence indexes and yield and quality of wintering rye under different populations. Sustainability. 2021;13(12):6876. DOI: 10.3390/su13126876Zuo Y., Zhang X., Zuo S., Ren X., Liu Z., Dong L. et al. Changes of stem characteristics, senescence indexes and yield and quality of wintering rye under different populations. Sustainability. 2021;13(12):6876. DOI: 10.3390/su13126876

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