vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2023-4-79-89vir-nw-1731Research ArticleКОЛЛЕКЦИИ МИРОВЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СЕЛЕКЦИИCOLLECTIONS OF THE WORLD’S CROP GENETIC RESOURCES FOR THE DEVELOPMENT OF PRIORITY PLANT BREEDING TRENDSРанжирование генотипов яровой мягкой пшеницы по дате колошения и продолжительности вегетации в разных эколого-географических условияхRanking of spring bread wheat genotypes according to the heading date and growing season duration in different ecogeographic environmentshttps://orcid.org/0000-0003-4051-3671НовиковаЛ. Ю.NovikovaL. Yu.

Любовь Юрьевна Новикова, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, и. о. заведующего отделом

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

Liubov Yu. Novikova, Dr. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Acting Head of a Department

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

l.novikova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9259-4384ЗуевЕ. В.ZuevE. V.

Евгений Валерьевич Зуев, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, и. о. 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

e.zuev@vir.nv.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2215-5068БрыковаА. Н.BrykovaA. N.

Алла Николаевна Брыкова, старший научный сотрудник

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

Alla N. Brykova, Senior Researcher

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

a.brykova@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation20231001202418447989Copyright © Новикова Л.Ю., Зуев Е.В., Брыкова А.Н., 20242024Новикова Л.Ю., Зуев Е.В., Брыкова А.Н.Novikova L.Y., Zuev E.V., Brykova A.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/1731Актуальность

Актуальность. Адаптация сортимента яровой мягкой пшеницы к изменениям климата требует исследования факторов, влияющих на продолжительность вегетационного периода в различных эколого-географических условиях.

Цель работы

Цель работы: исследование влияния эколого-географических условий на корреляцию продолжительности вегетации и межфазных периодов генотипов яровой мягкой пшеницы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследована географическая и температурная зависимость коэффициентов корреляции продолжительности межфазных периодов «всходы – колошение» (ВК) и «колошение – восковая спелость» (КС) с «всходы – восковая спелость» (ВС) коллекции яровой мягкой пшеницы ВИР в 18 географических пунктах России и Узбекистана, расположенных от 41 до 60° с. ш. и от 30 до 135° в. д. Исследовано влияние факторов «генотип» и «год» на ВК и КС, построены регрессионные агрометеорологические модели ВК и КС по данным изучения коллекции в Санкт-Петербурге в 1945–2021 гг.

Результаты

Результаты. Показано, что в пунктах исследования с широтой ниже 52–54° с. ш. коэффициент корреляции ВС с ВК в основном выше, чем ВС с КС, в более высоких широтах – наоборот. Изменение соотношения коэффициентов происходит за счет возрастания межгодовой вариабельности периода КС при более низких температурах. Влияние КС на ВС становится больше влияния ВК при температуре ниже 18°С. На данных многолетнего исследования коллекции пшеницы в Санкт-Петербурге показано, что на ВК влияние генотипа составляет 18,9%, года – 68,9%, а на КС – 4,1 и 71,3% соответственно. Регрессионные модели показали, что КС определяется температурой не менее чем на 81%, ВК имеет меньший коэффициент детерминации погодными условиями (56%).

Заключение

Заключение. Ранжирование генотипов яровой мягкой пшеницы по времени колошения отражает их распределение по скороспелости. Значительный вклад периода «колошение – восковая спелость» заметен при температуре ниже 18°С после колошения на широтах выше 52–54° с. ш.

Background

Background. Adaptation of spring bread wheat cultivars to climate change requires a study of the factors affecting the length of their growing season in various environments. An attempt is made to analyze regularities in the effect of ecogeographic conditions on the correlations shown by the duration of the growing season and interphase periods in spring bread wheat genotypes.

Materials and methods

Materials and methods. Correlation coefficients were studied for the impact of the environment and temperature on the duration of the interphase periods from sprouting to heading (SH) and from heading to yellow ripeness (HR) versus the period from sprouting to yellow ripeness (SR) in VIR’s wheat collection across 18 sites located in Russia and Uzbekistan from 41 to 60°N and from 30 to 135°E. The effect of the genotype and year on SH and HR was studied, and agrometeorological regression models of SH and HR were constructed, based on the data obtained during the studies of the collection in St. Petersburg in 1945–2021.

Results

Results. For the sites below 52–54°N, the SR/SH correlation coefficient was generally higher than SR/HR, and in the upper latitudes it was vice versa. The change in the ratio of coefficients occurred due to an increase in the interannual variability of HR at lower temperatures. The effect of HR on SR became greater than that of SH at temperatures below 18°С during HR. The data of a long-term study in St. Petersburg demonstrated that the effect of the genotype on SH was 18.9%, with 68.9% of the year, and the effect of the factors on HR was 4.1 and 71.3%, respectively. Regression models showed that HR was determined by temperature for at least 81%, while SH had a lower coefficient of determination by weather (56%).

Conclusion

Conclusion. Ranking of wheat genotypes according to their heading time reflected their differentiation in earliness. A significant contribution of HR was conspicuous under temperatures below 18°C after heading at latitudes above 52–54°N.

коллекцияпродолжительность вегетациимежфазные периодыкорреляциярегрессияширотная зависимостьпогодная зависимостьspring bread wheatcollectiongrowing seasoninterphase periodscorrelationregressionlatitude dependenceweather dependenceРабота выполнена при финансовой поддержке проекта Минобрнауки России «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» по соглашению № 075-15-2021-1050 от 28.09.2021 г. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under Agreement No. 075-15-2021-1050 dated September 28, 2021. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesDettori M., Cesaraccio C., Duce P., Mereu V. Performance prediction of durum wheat genotypes in response to drought and heat in climate change conditions. Genes. 2022;13(3):488. DOI: 10.3390/genes13030488Dettori M., Cesaraccio C., Duce P., Mereu V. Performance prediction of durum wheat genotypes in response to drought and heat in climate change conditions. Genes. 2022;13(3):488. DOI: 10.3390/genes13030488Головоченко А.П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне Среднего Поволжья: монография. Кинель; 2011.Golovochenko A.P. Features of adaptive breeding of spring bread wheat in the forest-steppe zone of the Middle Volga region: a monograph (Osobennosti adaptivnoy selektsii yarovoy myagkoy pshenitsy v lesostepnoy zone Srednego Povolzhya: monografiya). Kinel; 2011. [in Russian]Градеков С.М., Густых Г.Д. Селекционная ценность коллекционных образцов озимой пшеницы для селекции сортов интенсивного типа. Зерновые культуры. 1990;(2):3-4.Gradekov S.M., Gustykh G.D. Breeding value of winter wheat accessions for the development of intensive-type cultivars (Selektsionnaya tsennost kollektsionnykh obraztsov ozimoy pshenitsy dlya selektsii sortov intensivnogo tipa). Zernovye kultury = Cereal Crops. 1990;(2):3-4. [in Russian]Формирование урожая основных сельскохозяйственных культур / перевод с чешского З.К. Благовещенской. Москва: Колос; 1984.Harvest formation of major crops (Formirovaniye urozhaya osnovnykh selskokhozyaystvennykh kultur). Translation from Czech by Z.K. Blagoveshchenskaya. Moscow: Kolos; 1984. [in Russian]Keilwagen J., Kilian B., Özkan H., Babben S., Perovic D., Mayer K.F.X. et al. Separating the wheat from the chaff – a strategy to utilize plant genetic resources from ex situ genebanks. Scientific Reports. 2014;4:5231. DOI: 10.1038/srep05231Keilwagen J., Kilian B., Özkan H., Babben S., Perovic D., Mayer K.F.X. et al. Separating the wheat from the chaff – a strategy to utilize plant genetic resources from ex situ genebanks. Scientific Reports. 2014;4:5231. DOI: 10.1038/srep05231Ляпунова О.А. Наследование продолжительности периода всходы – колошение гибридами яровой мягкой пшеницы. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1989;127:73-78.Lyapunova O.A. Inheritance of the length of the emergence–earing period by spring soft wheat hybrids. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1989;127:73-78. [in Russian]Menzel A., von Vopelius J., Estrella N., Schleip C., Dose V. Farmers’ annual activities are not tracking speed of climate change. Climate Research. 2006;32(3):201-207. DOI: 10.3354/CR032201Menzel A., von Vopelius J., Estrella N., Schleip C., Dose V. Farmers’ annual activities are not tracking speed of climate change. Climate Research. 2006;32(3):201-207. DOI: 10.3354/CR032201Мережко 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. Санкт-Петербург: 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., Boguslavsky R.L., Abdulaeva A.K., Chikida N.N., Mitrofanova O.P., Potokina S.A. Replenishment, preservation in living form and study of the world collection of wheat, Aegilops and triticale: guidelines. St. Petersburg: VIR; 1999. [in Russian]Мищенко З.А. Агроклиматология. Киев: КНТ, 2009.Mishchenko Z.A. Agricultural climatology. (Agroklimatologiya). Kiev: KNT; 2009. [in Russian]Наумова М.С., Иванова С.В. Селекционная ценность коллекции скороспелых сортов яровой пшеницы для условий Иркутской области. Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 1997;(8):19-22.Naumova M.S., Ivanova S.V. Breeding value of a collection of early-ripening spring wheat varieties for the conditions of Irkutsk Province (Selektsionnaya tsennost kollektsii skorospelykh sortov yarovoy pshenitsy dlya usloviy Irkutskoy oblasti). Vestnik of Irkutsk State Agricultural Academy. 1997;(8):19-22. [in Russian]Никифоров М.Н. Вегетационный период и продуктивность яровой пшеницы в условиях Кубани. Бюллетень Всесоюзного ордена Ленина института растениеводства им. Н.И. Вавилова. 1976;(60):7-9.Nikiforov M.N. Growing season and productivity of spring wheat under Kuban conditions (Vegetatsionny period i produktivnost yarovoy pshenitsy v usloviyakh Kubani). Byulleten Vsesoyuznogo ordena Lenina instituta rasteniyevodstva im. N.I. Vavilova = Bulletin of the N.I. Vavilov All-Union Institute of Plant Industry Decorated with the Order of Lenin. 1976;(60):7-9. [in Russian]Новиков В.В., Шахмедов И.Ш. Новый исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы в Астраханской области. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Сельскохозяйственные науки. 1994;(1):88-91.Novikov V.V., Shakhmedov I.Sh. New source material for spring bread wheat breeding in Astrakhan Province (Novy iskhodny material dlya selektsii yarovoy myagkoy pshenitsy v Astrakhanskoy oblasti). RUDN Journal. Agricultural Science Series. 1994;(1):88-91. [in Russian]Новикова Л.Ю., Дюбин В.Н., Лоскутов И.Г., Зуев Е.В., Ковалева О.Н., Пороховинова Е.А. и др. Анализ динамики хозяйственно-ценных признаков сортов сельскохозяйственных культур в условиях изменения климата. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2013a;173:102-119.Novikova L.Yu., Dyubin V.N., Loskutov I.G., Zuev E.V., Kovaleva O.N., Porokhovinova E.A. et al. Analysis of economical valuable characters of cereals cultivars under climate change conditions. Proceedings on Applied Bota ny, Genetics and Breeding. 2013a;173:102-119. [in Russian]Новикова Л.Ю., Лоскутов И.Г., Зуев Е.В., Ковалева О.Н., Пороховинова Е.А, Артемьева А.М. и др. Анализ динамики хозяйственно ценных признаков сельскохозяйственных культур на Северо-Западе Российской Федерации в условиях изменения климата. Экологический мониторинг и моделирование экосистем. 2013b;25:205-223.Novikova L.Yu., Loskutov I.G., Zuev E.V., Kovaleva O.N., Porokhovinova E.A., Artemieva A.M. et al. The analysis of economically valuable characters of crop varieties at Northwestern region of Russia under climate change conditions. Environmental Monitoring and Ecosystem Modelling. 2013b;25:205-223. [in Russian]Новоселова Л.А. Исходный материал для селекции сортов яровой мягкой пшеницы интенсивного типа в Волго-Вятском районе. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1978;63(2):46-50.Novoselova L.A. Initial material for breeding intensive spring bread wheat varieties in the Volga-Vyatka region. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1978;63(2):46-50. [in Russian]Павлова В.Н., Караченкова А.А. Оценка изменений климатически обусловленной урожайности яровой пшеницы в земледельческой зоне России. Фундаментальная и прикладная климатология. 2020;(4):68-87. DOI: 10.21513/2410-8758-2020-4-68-87Pavlova V.N., Karachenkova A.A. Assessment of changes in climate-based productivity of summer wheat in the main regions of its cultivation in Russia. Fundamental and Applied Climatology. 2020;(4):68-87. [in Russian] DOI: 10.21513/2410-8758-2020-4-68-87Ригин Б.В. Яровой тип развития мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.): фенологический и генетический аспекты. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;170:17-33.Rigin B.V. Spring type of common wheat (Triticum aestivum L.) development: phenological and genetical aspects. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2012;170:1733. [in Russian]Селянинов Г.Т. К вопросу о классификации с.-х. культур по климатическим признакам. Труды по сельскохозяйственной метеорологии. 1930;21(2):130-171.Selianinov G.T. A contribution towards a climatological classification of cultivated plants. Transactions of the Bureau of Agrometeorology. 1930;21(2):130-171. [in Russian]Шевелуха В.С. Периодичность роста сельскохозяйственных растений и пути ее регулирования. Москва: Колос; 1980.Shevelukha V.S. Periodical nature of crop growth and ways of its regulation (Periodichnost rosta selskokhozyaystvennykh rasteniy i puti yeye regulirovaniya). Moscow: Kolos; 1980. [in Russian]Цыганков В.И. Создание адаптивных сортов яровой пшеницы для условий сухостепных зон Казахстана. Известия Оренбургского ГАУ. 2011;2(30):46-50.Tsygankov V.I. Selection of adaptive spring wheat varieties for the conditions of arid steppe zones of Kazakhstan. IZVESTIA Orenburg State Agrarian University. 2011;2(30):46-50. [in Russian]Ведров Н.Г., Хапинский А.Н. Сортосмена и селекционный прогресс. Селекция и семеноводство. 1990;(2):35-37.Vedrov N.G., Khapinskii A.N. Variety change and breeding progress (Sortosmena i selektsionny progress). Selektsiya i semenovodstvo = Plant Breeding and Seed Production. 1990;(2):35-37. [in Russian]Вьюшков А.А., Мальчиков П.Н., Сюков В.В., Шевченко С.Н. Селекционно-генетическое улучшение яровой пшеницы: монография. 2-е изд. Самара: Самарский научный центр РАН; 2012.Vyushkov A.A., Malchikov P.N., Syukov V.V., Shevchenko S.N. Breeding and genetic improvement of spring wheat: a monograph (Selektsionno-geneticheskoye uluchsheniye yarovoy pshenitsy: monografiya). 2nd ed. Samara: Samara Scientific Center of the RAS; 2012 [in Russian]Zhang Z., Xing Z., Zhou N., Zhao C., Liu B., Jia D. et al. Effects of post-anthesis temperature and radiation on grain filling and protein quality of wheat (Triticum aestivum L.). Agronomy. 2022;12(11):2617. DOI: 10.3390/agronomy12112617Zhang Z., Xing Z., Zhou N., Zhao C., Liu B., Jia D. et al. Effects of post-anthesis temperature and radiation on grain filling and protein quality of wheat (Triticum aestivum L.). Agronomy. 2022;12(11):2617. DOI: 10.3390/agronomy12112617Зуев Е.В., Брыкова А.Н., Жукова Л.И., Корниенко Н.Г., Патуринская Л.К., Семенова Л.В. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 762. Яровая мягкая пшеница: результаты полевой оценки образцов в условиях Красноярского края. Санкт-Петербург: ВИР; 2005.Zuev E.V., Brykova A.N., Zhukova L.I., Kornienko N.G., Paturinskaya L.K., Semenova L.V. Catalogue of the VIR global collection. Issue 762. Spring bread wheat: results of a field study of accessions under the conditions of Krasnoyarsk Territory (Yarovaya myagkaya pshenitsa: rezultaty polevoy otsenki obraztsov v usloviyakh Krasnoyarskogo kraya). St. Petersburg: VIR; 2005. [in Russian]Зуев Е.В., Шихмурадов А.З., Ахмедов М.А., Брыкова А.Н., Кудрявцева Е.Ю. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 858. Яровая мягкая пшеница. Источники селекционно ценных признаков для условий Дагестана. Санкт-Петербург: ВИР; 2018. DOI: 10.30901/978-5-905954-64-1Zuev E.V., Shikhmuradov A.Z., Akhmedov M.A., Brykova A.N., Kudryavtseva E.Yu. Catalogue of the VIR global collection. Issue 858. Spring bread wheat sources of traits valuable for breeding for the environments of Dagestan. St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian] DOI: 10.30901/978-5-905954-64-1

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