vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2023-3-70-78vir-nw-1653Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESПоказатели экологической изменчивости у сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Тюменской областиIndicators of environmental variability in spring bread wheat cultivars under the conditions of Tyumen Provincehttps://orcid.org/0000-0002-2191-0420НовохатинВ. В.NovokhatinV. V.

Владимир Васильевич Новохатин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, заслуженный агроном РФ

625501 Тюменская обл., Тюменский р-н, п. Московский, ул. Бурлаки, 2

Vladimir V. Novokhatin, Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Honored Agronomist of the Russian Federation

2 Burlaki St., Moskovsky Settlem., Tyumensky District, Tyumen Province 625501

tatyanka.leonova.2020@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9259-4384ЗуевЕ. В.ZuevE. V.

Евгений Валерьевич Зуев, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, исполняющий обязанности заведующего отделом

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

Evgeny V. Zuev, Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Acting Head of a Department

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

ezuev@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4855-6182ШеломенцеваТ. В.ShelomentsevaТ. V.

Татьяна Владимировна Шеломенцева, научный сотрудник

625501 Тюменская обл., Тюменский р-н, п. Московский, ул. Бурлаки, 2

Tatyana V. Shelomentseva, Researcher

2 Burlaki St., Moskovsky Settlem., Tyumensky District, Tyumen Province 625501

selomentseva.t@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2618-9043ЛеоноваТ. А.LeonovaТ. A.

Татьяна Алексеевна Леонова, младший научный сотрудник

625501 Тюменская обл., Тюменский р-н, п. Московский, ул. Бурлаки, 2

Tatyana A. Leonova, Associate Researcher

2 Burlaki St., Moskovsky Settlem., Tyumensky District, Tyumen Province 625501

tatyanka.leonova.2020@bk.ruФедеральный исследовательский центр Тюменский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного ЗауральяРоссияTyumen Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Research Institute of Agriculture for the Northern Trans-Ural RegionRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation20232210202318437078Copyright © Новохатин В.В., Зуев Е.В., Шеломенцева Т.В., Леонова Т.А., 20232023Новохатин В.В., Зуев Е.В., Шеломенцева Т.В., Леонова Т.А.Novokhatin V.V., Zuev E.V., Shelomentseva Т.V., Leonova Т.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/1653Актуальность

Актуальность. В НИИСХ Северного Зауралья основным направлением селекции яровой мягкой пшеницы остается выделение нового исходного материала и создание сортов с улучшенными хозяйственными признаками, повышенной устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды. Также селекционеры уделяют большое внимание экологической пластичности создаваемых сортов, которые минимально снижают урожайность при неблагоприятных условиях.

Материал и методы

Материал и методы. Изучение 362 образцов яровой мягкой пшеницы из коллекции ВИР проводили на опытном поле НИИСХ Северного Зауралья в 2011–2016 гг. в контрастных климатических условиях. По комплексу хозяйственно ценных признаков выделено 30 среднеранних и среднеспелых генотипов. Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики. Рассчитаны коэффициенты ранговой корреляции, индексы условий среды (Ii), показатель пластичности (bi), размах урожайности (d, %), гомеостатичность (H-st), гомеостаз (Hom), коэффициент отзывчивости (Кр).

Результаты

Результаты. Установлено, что сорта с высокой потенциальной урожайностью, пластичностью и сильной реакцией на изменение условий среды: ‘Алтайская 110’ (к-65128), ‘Башкирская 28’ (к-64852), ‘AC Pollet’ (к-64975), ‘Челяба 75’ (к64871), ‘Aletch’ (к-65011), ‘Струна Мироновская’ (к-65016) рекомендуются для селекции интенсивных сортов. Образцы с небольшими величинами пластичности и менее выраженными показателями экологической изменчивости, выносливые к ухудшению условий среды: ‘Тарская 10’ (к-64996), ‘ФПЧ-Рpd-0s’ (к-65123), ‘Новосибирская 44’ (к-64867) возможно использовать для создания климатоустойчивых сортов.

Заключение

Заключение. Для предварительной оценки сортов по изменчивости урожайности следует использовать показатели: Ymax, d, V, Кр, положительно сопряженные между собой и дающие довольно значимую информацию. Взаимодополняемые показатели: bi, S2di; и H-st, Hom, сопряженные между собой положительно, имеющие разнонаправленное действие, эффективны при комплексной оценке сортов по экологической изменчивости.

Background

Background. Among wheat breeding trends, the Research Institute of Agriculture for the Northern Trans-Ural Region prioritizes selection of new source material and development of cultivars with improved agronomic traits and higher resistance to biotic and abiotic environmental stressors. The breeders also pay attention to environmental plasticity of the cultivars.

Materials and methods

Materials and methods. A field study of 362 spring bread wheat accessions from VIR was performed in the fields of the Research Institute of Agriculture for the Northern Trans-Ural Region in 2011–2016 under contrasting climate conditions. Thirty genotypes were identified for a set of useful agronomic traits. The data were processed using mathematical statistics methods. Rank correlation coefficients, plasticity indices (bi), yield ranges (d, %), homeostaticity (H-st), homeostasis (Hom), and responsiveness coefficients (Kp) were calculated.

Results

Results. It was established that cultivars with potentially high yield, plasticity, and strong response to changing environmental conditions: ‘Altaiskaya 110’ (k-65128), ‘Bashkirskaya 28’ (k-64852), ‘AC Pollet’ (k-64975), ‘Chelyaba 75’ (k-64871), ‘Aletch’ (k65011), and ‘Struna Mironovskaya’ (k-65016), may be recommended for breeding intensive cultivars. Accessions with low levels of plasticity and less pronounced environmental variability indices, but tolerant to deteriorated environmental conditions: ‘Tarskaya 10’ (k-64996), ‘FPCh-Рpd-0s’ (k-65123), and ‘Novosibirskaya 44’ (k-64867), can be used to produce climateresistant cultivars.

Conclusion

Conclusion. The Ymax, d, V and Kp indicators should be applied for preliminary assessment of cultivars for yield variability, as they are positively correlated to each other and provide quite significant information. Such complementary indicators as bi and S2di, H-st and Hom, positively associated with each other and having a multidirectional effect, are effective for comprehensive assessment of cultivars for environmental variability.

пшеницаурожайностьэкологическая изменчивостьсопряженностьwheatyieldenvironmental variabilitycontingencyРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № FGEM-2022-0009 «Структурирование и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве» и по теме НИИСХ Северного Зауралья «Управление селекционным процессом создания новых генотипов культурных растений с высокоценными признаками продуктивности и качества, устойчивости к био- и абиострессорам; методы и способы реализации генетического потенциала новых генотипов сельскохозяйственных, лекарственных и ароматических культур», рег. № НИОКТР 121041600036-6. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.Тhe research was performed within the framework of the State Tasks according to the theme plans of VIR, Project No. FGEM-2022-0009 “Structuring and disclosing the potential of hereditary variation in the global collection of cereal and groat crops at VIR for the development of an optimized genebank and its sustainable utilization in plant breeding and crop production”, and the topic assigned to the Research Institute of Agriculture for the Northern Trans-Ural Region “Management of the breeding process in the development of new crop genotypes with highly valuable traits of productivity and quality, and resistance to bioand abiostressors; methods and means of implementing the genetic potential of new genotypes of agricultural, medicinal and aromatic crops”, reg. No. NIOKTR 121041600036-6. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesАцци Д. Сельскохозяйственная экология. Москва: Иностранная литература; 1959.Acci D. Agricultural ecology. (Selskokhozyaystvennaya ekologiya). Moscow: Foreign Literature; 1959. [in Russian]Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. Москва: Альянс; 2014.Dospekhov B.A. Methodology of field trial (with fundamentals of statistical processing of research results) (Metodika polevogo opyta [s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy]). 5th ed. Moscow: Alyans; 2014. [in Russian]Драгавцев В.А., Макарова Г.А., Кочетов А.А., Мирская Г.В., Синявина Н.Г. Новые подходы к экспериментальной оценке генотипической и генетической (аддитивной) дисперсии свойств продуктивности растений. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(2):427-436.Dragavtsev V.A., Makarova G.A., Kochetov A.A., Mirskaya G.V., Sinyavina N.G. Proximate estimation of genotypic and genetic (additive) variances of plant productivity traits. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16(2):427-436. [in Russian]Драгавцев В.А., Цильке В.А., Рейтер Б.Г., Воробьёв В.А, Дубровская А.Г., Коробейников Н.И., Новохатин В.В., Максименко В.П., Бабакишиев А.Г., Илющенко В.Г., Калашник Н.А., Зуйков Ю.П., Федотов А.М. Генетика признаков продуктивности яровой пшеницы в Западной Сибири. Новосибирск: Наука; 1984.Dragavtsev V.A., Zilke V.A., Reyter B.G., Vorobyev V.A., Dubrovskaya A.G., Korobeynikov N.I., Novokhatin V.V., Maksimenko V.P., Babakishiev A.G., Plyushchenko V.G., Kalashnik N.A., Zuykov Yu.P., Fedotov A.M. Genetics of productivity traits in spring wheat in Western Siberia (Genetika priznakov produktivnosti yarovoy pshenitsy v Zapadnoy Sibiri). Novosibirsk: Nauka; 1984. [in Russian]Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966;6(1):36-40. DOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011xDOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011xГоловоченко А.П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне среднего Поволжья. Кинель; 2011.Golovochenko A.P. Features of adaptive breeding of spring bread wheat in the forest-steppe zone of the Middle Volga region (Osobennosti adaptivnoy selektsii yarovoy myagkoy pshenitsy v lesostepnoy zone srednego Povolzhya). Kinel; 2011. [in Russian]Хангильдин В.В. Гомеостаз компонентов урожая зерна и предпосылки к созданию модели сорта яровой пшеницы. В кн.: Генетический анализ количественных признаков растений. Уфа: БФ АНСССР; 1979. С.5-39.Khangildin V.V. Homeostasis of grain harvest components and prerequisites for creating a model of a spring wheat variety (Gomeostaz komponentov urozhaya zerna i predposylki k sozdaniyu modeli sorta yarovoy pshenitsy). In: Genetic Analysis of Quantitative Plant Characteristics (Geneticheskiy analiz kolichestvennykh priznakov rasteniy). Ufa: Bashkir Branch of the USSR Academy of Sciences; 1979. p.5-39. [in Russian]Хангильдин В.В. Гомеостатичность и структура урожая зерна у сортов яровой пшеницы в условиях Башкирии. В кн.: Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса и гомеостаза растений / под ред. В.Г. Конарева, Р.Р. Ахметова. Уфа; 1976. С.210-230.Khangildin V.V. Homeostaticity and grain yield structure in spring wheat cultivars under the conditions of Bashkiria (Gomeostatichnost i struktura urozhaya zerna u sortov yarovoy pshenitsy v usloviyakh Bashkirii). In: V.G. Konarev, R.R. Akhmetov (eds). Physiological and Biochemical Aspects of Plant Heterosis and Homeostasis (Fiziologicheskiye i biokhimicheskiye aspekty geterozisa i gomeostaza rasteniy). Ufa; 1976. p.210-230. [in Russian]Мережко А.Ф., Удачин Р.А., Зуев Е.В., Филатенко А.А., Сербин А.А., Ляпунова О.А., Косов В.Ю., Куркиев У.К., Охотникова Т.В., Наврузбеков Н.А., Богуславский Р.Л., Абдулаева А.К., Чикида Н.Н., Митрофанова О.П., Потокина С.А. Пополнение, сохранение в живом виде и изучение мировой коллекции пшеницы, эгилопса и тритикале: методические указания / под ред. А.Ф. Мережко. СанктПетербург: ВИР; 1999.Merezhko A.F., Udachin R.A., Zuev E.V., Filatenko A.A. Serbin A.A., Lyapunova O.A., Kosov V.Yu., Kurkiev U.K., Okhotnikova T.V., Navruzbekov N.A., Boguslavskiy R.L., Abdulaeva A.K., Chikida N.N., Mitrofanova O.P., Potokina S.A. Guidelines for the study of the world collection of wheat, Aegilops and triticale (Metodicheskiye ukazaniya po izucheniyu mirovoy kollektsii pshenitsy, egilopsa i tritikale). A.F. Merezhko (ed.). St. Petersburg: VIR; 1999. [in Russian]Новохатин В.В. Экологическая селекция мягкой яровой пшеницы в аридных условиях. В кн.: Селекция сельскохозяйственных растений в аридных территориях Сибири и Дальнего Востока: Материалы международной научно-практической конференции; Барнаул, 21–24 июля 2015 г. / под ред. П.Л. Гончарова, Ю.А. Христова. Новосибирск; 2015. С.186-198.Novokhatin V.V. Ecological breeding of spring bread wheat in arid conditions. (Ekologicheskaya selektsiya myagkoy yarovoy pshenitsy v aridnykh usloviyakh) In: P.L. Goncharov, Yu.A. Khristov (eds). Breeding of Agricultural Plants in the Arid Areas of Siberia and Far East. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference; Barnaul, July 21–24, 2015. Novosibirsk; 2015. p.186-198. [in Russian]Новохатин В.В., Шеломенцева Т.В., Леонова Т.А., Темирбаева С.К., Зуев Е.В. Экологическая изменчивость сортов яровой мягкой пшеницы из коллекции ВИР в Зауралье. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2022;(6):17-22. DOI: 10.31857/2500-2082/2022/6/17-22Novokhatin V.V., Shelomentseva T.V., Leonova T.A., Temirbekova S.K., Zuev E.V. Ecological variability of spring soft wheat from VIR collection in Transurals. Vestnik of the Russian Agricultural Science. 2022;(6):17-22. [in Russian] DOI: 10.31857/2500-2082/2022/6/17-22Уразалиев Р.А. Генотип – среда. Алмалыбак: Казахский НИИ земледелия; 1985.Urazaliev R.A. Genotype – environment (Genotip – sreda). Almalybak: Kazakh Research Institute of Crop Farming; 1985. [in Russian]Вавилов Н.И. Научные основы селекции пшеницы. Москва; Ленинград: Сельхозгиз; 1935.Vavilov N.I. Scientific bases of wheat breeding (Nauchnye osnovy selektsii pshenitsy). Moscow; Leningrad: Selkhozgiz; 1935. [in Russian]Якушев В.П., Михайленко И.М., Драгавцев В.А. Агротехнологические и селекционные резервы повышения урожаев зерновых культур в России. Сельскохозяйственная биология. 2015;50(5): 550-560. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.550rusYakushev V.P., Mikhailenko I.M., Dragavtsev V.A. Reserves of agro-technologies and breeding for cereal yield increasing in the Russian Federation. Agricultural Biology. 2015;50(5):550-560. [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2015.5.550rusЗайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. Москва: Наука; 1984.Zaitsev G.N. Mathematical statistics in experimental botany (Matematicheskaya statistika v eksperimentalnoy botanike). Moscow: Nauka; 1984. [in Russian]Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы). Кишинев: Штиинца; 1988.Zhuchenko A.A. Adaptive potential of cultivated plants (ecogenetic fundamentals) (Adaptivny potentsial kulturnykh rasteniy [ekologo-geneticheskiye osnovy]). Chisinau: Ştiinţă; 1988. [in Russian]Зыкин В.А., Белан И.А., Росeев В.М. Пашков С.В. Селекция яровой пшеницы на адаптивность: результаты и перспективы. Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2000;(2):5-7.Zykin V.A., Belan I.A., Roseev V.M., Pashkov S.V. Spring wheat breeding for adaptability: results and prospects. (Selektsiya yarovoy pshenitsy na adaptivnost: rezultaty i perspektivy). Russian Agricultural Sciences. 2002;(2):5-7. [in Russian]

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