vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2023-2-52-65vir-nw-1579Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESПовышенная стабильность образцов овса, ячменя и пшеницы по массе 1000 зерен не связана с меньшей крупностью зернаHigher stability of oat, barley and wheat accessions in their 1000 grain weight is not associated with a smaller grain sizehttps://orcid.org/0000-0002-7183-0912ПолонскийВ. И.PolonskyV. I.

Вадим Игоревич Полонский, доктор биологических наук, профессор, Красноярский ГАУ; СФУ

660049 Россия, Красноярск, пр. Мира, 90; 

660062 Россия, Красноярск, пр. Свободный, 79

Vadim I. Polonsky, Dr. Sci. (Biology), Professor, KrasSAU; SFU

90 Mira Ave., Krasnoyarsk 660049, Russia;

79 Svobodny Ave., Krasnoyarsk 660041, Russia

vadim.polonskiy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0466-6833СуминаА. В.SuminaA. V.

Алена Владимировна Сумина, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Красноярский ГАУ; ХГУ

660049 Россия, Красноярск, пр. Мира, 90;

655017 Россия, Абакан, ул. Ленина, 90

 

Alena V. Sumina, Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor, KrasSAU; HGU

90 Mira Ave., Krasnoyarsk 660049, Russia;

90 Lenina Ave., Abakan 655000, Russia

 

alenasumina@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1273-3212ГерасимовС. А.GerasimovS. A.

Сергей Александрович Герасимов, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией, КНЦ СО РАН, Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное подразделение КНЦ СО РАН

660041 Россия, Красноярск, пр. Свободный, 66

Sergey A. Gerasimov, Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Head of a Laboratory, KSC SB RAS, Krasnoyarsk Research Institute of Agriculture, a subdivision of the KSC SB RAS

66 Svobodny Ave., Krasnoyarsk 660041, Russia

g-s-a2009@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9826-7210КоличенкоА. А.KolichenkoA. A.

Александр Александрович Количенко, директор

660001 Россия, Красноярск, ул. Советская, 21

Aleksandr A. Kolichenko, Director

21 Sovetskaya St., Krasnoyarsk 660001, Russia

inspectorate24@yandex.ruКрасноярский государственный аграрный университет; Сибирский федеральный университетРоссияKrasnoyarsk State Agrarian University; Siberian Federal UniversityRussian FederationКрасноярский государственный аграрный университет; Хакасский государственный университет им. Н. Ф. КатановаРоссияKrasnoyarsk State Agrarian University; Khakassian State University named after N. F. KatanovRussian FederationФедеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйстваРоссияKrasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk Research Institute of AgricultureRussian FederationГосударственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений, филиал по Красноярскому краю, Республике Хакасия и Республике ТываРоссияState Commission of the Russian Federation for Testing and Protection of Breeding Achievements, Branch for Krasnoyarsk Territory, the Republic of Khakassia, and the Republic of TyvaRussian Federation20232407202318425265Copyright © Полонский В.И., Сумина А.В., Герасимов С.А., Количенко А.А., 20232023Полонский В.И., Сумина А.В., Герасимов С.А., Количенко А.А.Polonsky V.I., Sumina A.V., Gerasimov S.A., Kolichenko A.A.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/1579   Актуальность

   Актуальность. Информация о том, будет ли сопровождаться отбор на увеличение уровня стабильности сортов по массе 1000 зерен значимым изменением крупности зерна, является важной и актуальной.

   Целью исследования является анализ связи между массой 1000 зерен сортов овса, ячменя и пшеницы, с одной стороны, и показателями их адаптивности по этому признаку – с другой.

   Материал и методы

   Материал и методы. Изучали 10 сортов овса, 12 сортов образцов ячменя и 11 сортов пшеницы из коллекции ВИР. Растения выращивали в 2021 г. в пяти экологических пунктах, расположенных в Восточной Сибири (Красноярский край, Республика Хакасия и Республика Тыва). После уборки растений у каждого сорта измеряли массу 1000 зерен. По данному признаку определяли коэффициент экологической вариации Cv, показатель стрессоустойчивости d, параметр гомеостатичности Hom, показатель уровня и стабильности сорта ПУСС, показатель селекционной ценности сорта Cs.

   Результаты и обсуждение. Установлено, что овес проявлял существенно меньшую пластичность и наиболее высокую стабильность по массе 1000 зерен. Наилучшими характеристиками адаптивности по массе 1000 зерен обладали сорта овса ‘Аргумент’ и ‘Кросс’, ячменя ‘Красноярский 91’ и ‘Биом’, сорта пшеницы ‘Новосибирская 49’ и ‘Новосибирская 75’. Сорта овса ‘Кросс’ и ‘Аргумент’, а также сорт ячменя ‘Биом’ обладали одновременно наибольшей крупностью зерна и величиной параметров стабильности по данному признаку. Корреляция между крупностью зерна сортов овса и пшеницы и обоими показателями пластичности по этому признаку была отрицательной, а всеми параметрами стабильности – положительной, но для показателей ПУСС и Cs – существенной. В случае с ячменем корреляция между массой 1000 зерен и показателем пластичности d образцов по указанному признаку была отрицательной и существенной.

   Заключение

   Заключение. Полученные результаты свидетельствуют, что при отборе овса, ячменя и пшеницы на повышенную стабильность по массе 1000 зерен крупность зерна снижаться не будет. Более того, она может иметь тенденцию роста.

   Background

   Background. It is important and relevant to know whether the selection among cultivars for increased stability in the weight of 1000 grains involves a significant change in grain size.

   The aim of the study was to analyze the relationship between the 1000 grain weight in oat, barley and wheat accessions, on the one hand, and their adaptability indicators for this trait, on the other.

   Material and methods

   Material and methods. The studied material included 10 cultivars of oat, 12 of barley, and 11 of wheat from the VIR collection. Plants were grown in 2021 at five different sites over Eastern Siberia (Krasnoyarsk Territory, and the Republic of Khakassia and Tyva). After harvesting, the weight of 1000 grains was measured for each cultivar. The coefficient of environmental variation (Cv), stress tolerance index (d), homeostasis parameter (Hom), stability level index (CSL), and breeding value index (Cs) were determined to assess the cultivars for the analyzed character.

   Results

   Results. Oat cultivars exhibited significantly lower plasticity and higher stability in their 1000 grain weight. The best adaptability characteristics were recorded for oat cvs. ‘Argument’ and ‘Kross’, barley cvs. ‘Krasnoyarsky 91’ and ‘Biom’, and wheat cvs. ‘Novosibirskaya 49’ and ‘Novosibirskaya 75’. Cvs. ‘Kross’ and ‘Argument’ (oat). and ‘Biom’ (barley) had the largest grain size and maximum values of the character’s stability parameters. Correlations of oat and wheat grain size with both plasticity indices were negative, and positive with all stability parameters, being significant for CSL and Cs. In the case of barley cultivars, the correlation between the weight of 1000 grains and the plasticity index was negative and statistically significant.

   Conclusion

   Conclusion. The results demonstrate that when selecting oat, barley and wheat for increased stability of their 1000 grain weight, the grain size will not decrease. Moreover, it may have a tendency to increase.

Avena sativaHordeum vulgareTriticum aestivumобразцыоценкаадаптивностьпластичностьрангAvena sativaHordeum vulgareTriticum aestivumassessmentadaptabilityplasticityrankРабота выполнена в рамках Государственного задания согласно тематическому плану по проекту № FWES-2021-0039 «Изучение, подбор генетического материала для создания новых адаптивных сортов и разработка технологий первичного и промышленного семеноводства новых сортов зерновых культур». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работыThe work was done within the framework of the state task according to the thematic plan under Project No. FWES-2021-0039 “Studying and selection of genetic material to produce new adaptable cultivars and development of technologies for initial and industrial seed production of new cereal crop cultivars”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this workReferencesАниськов Н.И., Сафонова И.В. Сравнительная оценка показателей пластичности, стабильности и гомеостатичности сортов озимой ржи селекции ВИР по признаку «масса 1000 зерен». Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):56-63. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-56-63Aniskov N.I., Safonova I.V. Comparative assessment of plasticity, stability and homeostasis based on ‘1000 grain weight’ in winter rye cultivars developed at VIR. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020;181(3):56-63. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-56-63 [in Russian]Байкалова Л.П., Серебренников Ю.И. Пластичность и стабильность ярового овса по урожайности и массе 1000 зерен. Вестник КрасГАУ. 2020;4(157):37-44. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-4-37-44Baykalova L.P., Serebrennikov Yu.I. The plasticity and stability of spring oats in yield and the mass of and 1000 grains. Bulletin of KrasGAU. 2020;4(157):37-44. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-4-37-44 [in Russian]Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва: Агропромиздат; 1985.Dospekhov B. A. Methodology of field trial (Metodika polevogo opyta). Moscow: Agropromizdat; 1985. [in Russian]Du Y.L., Xi Y., Cui T., Anten N.P.R, Weiner J., Li X. et al. Yield components, reproductive allometry and the tradeoff between grain yield and yield stability in dryland spring wheat. Field Crops Research. 2020;257(10):107930. DOI: 10.1016/j.fcr.2020.107930Du Y.L., Xi Y., Cui T., Anten N.P.R, Weiner J., Li X. et al. Yield components, reproductive allometry and the tradeoff between grain yield and yield stability in dryland spring wheat. Field Crops Research. 2020;257(10):107930. DOI: 10.1016/j.fcr.2020.107930Gómez-Becerra H.F., Morgounov A., Abugalieva A. Evaluation of grain yield stability, reliability and cultivar recommendations in spring wheat (Triticum aestivum L.) from Kazakhstan and Siberia. Journal of Central European Agriculture. 2006;7(4):649-659.Gómez-Becerra H.F., Morgounov A., Abugalieva A. Evaluation of grain yield stability, reliability and cultivar recommendations in spring wheat (Triticum aestivum L.) from Kazakhstan and Siberia. Journal of Central European Agriculture. 2006;7(4):649-659.Гончаренко А.А., Макаров А.В., Кузьмич М.А., Ермаков С.А., Семенова Т.В., Точилин В.Н. и др. Оценка экологической устойчивости, стабильности и пластичности сортов озимой ржи по признакам качества зерна. Российская сельскохозяйственная наука. 2020;(4):3-9. DOI: 10.31857/S2500262720040018Goncharenko A.A., Makarov A.V., Kuzmich M.A., Ermakov S.A., Semenova T.V., Tochilin V.N. et al. Assessment of ecological variability, stability and plasticity of varieties of winter rye on traits of quality of grain. Russian Agricultural Sciences. 2020;(4):3-9. DOI: 10.31857/S2500262720040018 [in Russian]ГОСТ 12042-80. Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения массы 1000 семян. Москва: Стандартинформ; 2011. URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294838/4294838872.pdf [дата обращения: 01. 12. 2022].GOST 12042-80. Interstate standard. Seeds of farm crops. Methods of determination of 1000 seed weight. Moscow: Standardinform; 2011. URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294838/4294838872.pdf [in Russian]Хангильдин В.В., Литвиненко Н.А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы. Научно-технический бюллетень Всесоюзного селекционно-генетического института. 1981;1(39):8-14.Hangildin V.V., Litvinenko N.A. Homeostasis and adaptability of winter wheat cultivars (Gomeostatichnost i adaptivnost sortov ozimoy pshenitsy). Nauchno-tekhnicheskiy byulleten Vsesoyuznogo selektsionno-geneticheskogo instituta =Scientific and Technical Bulletin of the All-Union Institute of Breeding and Genetics. 1981;1(39):8-14. [in Russian]Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants. 2021;10(1):86. DOI: 10.3390/plants10010086Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants. 2021;10(1):86. DOI: 10.3390/plants10010086Методика 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]Неттевич Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность, урожайность и качество зерна. Вестник сельскохозяйственной науки. 1985;(1):66-73.Nettevich E.D., Morgunov A.I., Maksimenko M.I. Improving the efficiency of spring wheat selection for stability, yield and quality of grain (Povysheniye effektivnosti otbora yarovoy pshenitsy na stabilnost, urozhaynost i kachestvo zerna). Vestnik selskokhozyaystvennoy nauki = Bulletin of Agricultural Science. 1985;(1):66-73. [in Russian]Nikolaev P.N., Yusova O.A., Aniskov N.I., Safonova I.V. Assessment of varieties of spring barley of selection of Omsk Agrarian Research Center for adaptivity of mass of 1000 grains. In: International Scientific and Practical Conference “AgroSMART – Smart solutions for agriculture”. Dubai: KnE Life Sciences; 2019. P. 1232-1241. DOI: 10.18502/kls.v4i14.5721Nikolaev P.N., Yusova O.A., Aniskov N.I., Safonova I.V. Assessment of varieties of spring barley of selection of Omsk Agrarian Research Center for adaptivity of mass of 1000 grains. In: International Scientific and Practical Conference “AgroSMART – Smart solutions for agriculture”. Dubai: KnE Life Sciences; 2019. P. 1232-1241. DOI: 10.18502/kls.v4i14.5721Полонский В.И., Герасимов С.А., Сумина А.В., Зюте С.А. Адаптивный потенциал образцов овса по химическим и физическим характеристикам зерна. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022a;183(1):9-27. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-57-75Polonskiy V.I., Gerasimov S.A., Sumina A.V., Zute S.A. Adaptive potential of oat accessions in the context of their chemical and physical grain characteristics. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2022a;183(1):57-75. DOI: 10.30901/2227-8834-2022-1-57-75 [in Russian]Полонский В.И., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С. Изучение сортов овса (Avena sativa L.) различного географического происхождения по качеству зерна и продуктивности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):683-690. DOI: 10.18699/VJ19.541Polonskiy V.I., Surin N.A., Gerasimov S.A., Lipshin A.G., Sumina A.V., Zute S. The study of oat varieties (Avena sativa L.) of various geographical origin for grain quality and productivity. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(6):53-60. DOI: 10.18699/VJ19.541 [in Russian]Полонский В.И., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С.А. Оценка образцов ячменя на содержание β-глюканов в зерне и другие ценные признаки в условиях Восточной Сибири. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(1):48-58. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-48-58Polonskiy V.I., Surin N.A., Gerasimov S.A., Lipshin A.G., Sumina A.V., Zute S.A. Evaluation of barley genotypes for the content of β-glucans in grain and other valuable features in Eastern Siberia. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(1):48-58. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-48-58 [in Russian]Полонский В.И., Сумина А.В., Количенко А.А. Адаптивность образцов яровой пшеницы по элементам продуктивности в условиях Приенисейской Сибири. Вестник КрасГАУ. 2022b;(3):30-37. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-3-30-37Polonsky V.I., Sumina A.V., Kolichenko A.A. Spring wheat accessions adaptability by productivity elements under the Yenisei Siberia conditions. Bulletin of KrasGAU. 2022b;(3):30-37. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-3-30-37 [in Russian]Rosielle A.A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science. 1981;21(6):943-946. DOI: 10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033xRosielle A.A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science. 1981;21(6):943-946. DOI: 10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033xСеребренников Ю.И. Пластичность и стабильность ярового ячменя по урожаю зерна и массе 1000 зерен. Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2020;(2):50-59. DOI: 10.31677/2072-6724-2020-55-2-50-59Serebrennikov Yu.I. Plasticity and stability of spring barley in terms of grain yield and weight of 1000 grains. Bulletin of NSAU (Novosibirsk State Agrarian University). 2020;(2):50-59. DOI: 10.31677/2072-6724-2020-55-2-50-59 [in Russian]Shewry P.R., Lovegrove A., Wingen L.U., Griffiths S. Opinion Exploiting genomics to improve the benefits of wheat: Prospects and limitations. Journal of Cereal Science. 2022;105:103444. DOI: 10.1016/j.jcs.2022.103444Shewry P.R., Lovegrove A., Wingen L.U., Griffiths S. Opinion Exploiting genomics to improve the benefits of wheat: Prospects and limitations. Journal of Cereal Science. 2022;105:103444. DOI: 10.1016/j.jcs.2022.103444Shvachko N.A., Loskutov I.G., Semilet T.V., Popov V.S., Kovaleva O.N., Konarev A.V. Bioactive components in oat and barley grain as a promising breeding trend for functional food production. Molecules. 2021;26(8):2260. DOI: 10.3390/molecules26082260Shvachko N.A., Loskutov I.G., Semilet T.V., Popov V.S., Kovaleva O.N., Konarev A.V. Bioactive components in oat and barley grain as a promising breeding trend for functional food production. Molecules. 2021;26(8):2260. DOI: 10.3390/molecules26082260Тетянников Н.В., Боме Н.А. Анализ взаимодействия «генотип × среда» и оценка адаптивного потенциала ячменя в условиях Северного Зауралья. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(3):63-73. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-63-73Tetyannikov N.V., Bome N.A. Analysis of the genotype × environment interactions and assessment of the adaptability potential in barley under the conditions of the Northern Trans-Urals. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(3):63-73. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-63-73 [in Russian]Тулякова М.В., Баталова Г.А., Лоскутов И.Г., Пермякова С.В., Кротова Н.В. Оценка адаптивных параметров коллекционных образцов овса пленчатого по урожайности в условиях Кировской области. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(1):72-79. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-72-79Tulyakova M.V., Batalova G.A., Loskutov I.G., Permyakova S.V., Krotova N.V. Assessment of adaptability parameters in hulled oat germplasm accessions in terms of their yield in the environments of Kirov Province. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(1):72-79. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-72-79 [in Russian]Vahamidis P., Stefopoulou A., Kotoulas V., Bresta P., Nikolopoulos D. Grain size variation in two-rowed malt barley under Mediterranean conditions: Phenotypic plasticity and relevant trade-offs. Field Crops Research. 2022;279:108454. DOI: 10.1016/j.fcr.2022.108454Vahamidis P., Stefopoulou A., Kotoulas V., Bresta P., Nikolopoulos D. Grain size variation in two-rowed malt barley under Mediterranean conditions: Phenotypic plasticity and relevant trade-offs. Field Crops Research. 2022;279:108454. DOI: 10.1016/j.fcr.2022.108454Волкова Л.В., Щенникова И.Н. Сравнительная оценка методов расчета адаптивных реакций зерновых культур. Теоретическая и прикладная экология. 2020;(3):140-146. DOI: 10.25750/1995-4301-2020-3-140-146Volkova L.V., Shchennikova I.N. Comparative evaluation of methods for calculating adaptive responses of cereals. Theoretical and Applied Ecology. 2020;(3):140-146. DOI: 10.25750/1995-4301-2020-3-140-146 [in Russian]Юсова О.А., Николаев П.Н., Бендина Я.Б., Сафонова И.В., Аниськов Н.И. Стрессоустойчивость сортов ячменя различного агроэкологического происхождения для условий резко континентального климата. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):44-55. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-4-44-55Yusova O.A., Nikolaev P.N., Bendina Y.B., Safonova I.V., Aniskov N.I. Stress resistance in barley cultivars of various agroecological origin under extreme continental climate conditions. Proceedings on Applied botany, Genetics and Breeding. 2020;181(4):44-55. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-4-44-55 [in Russian]

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