vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2020-2-42-49vir-nw-625Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESИзменение урожайности и качества зерна овса с повышением адаптивности сортовChanges in oat grain yield and quality with increased adaptability of cultivarshttps://orcid.org/0000-0003-3679-8985ЮсоваО. А.NikolaevP. N.

644012, г. Омск, пр. Королева, 26;  Лаборатория биохимии и физиологии растений, заведующая; к.с.-х. н.

26 Koroleva Ave., Omsk 644012

ksanajusva@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5192-2967НиколаевП. Н.YusovaO. A.

644012, г. Омск, пр. Королева, 26; заведующий селекционно-семеноводческим центром, заведующий лабораторией селекции зернофуражных культур; к.с.-х.н.

26 Koroleva Ave., Omsk 644012

nikolaevpetr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8138-930XСафоноваИ. В.SafonovaI. V.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Отдел генетических ресурсов овса, ржи и ячменя; к.с.-х.н.

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

i.safonova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7819-8286АниськовН. И.AniskovN. I.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44; Отдел генетических ресурсов овса, ржи и ячменя; д.с.-х.н.

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

Омский аграрный научный центрРоссияOmsk Agrarian Scientific CenterRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation20202706202018124249Copyright © Юсова О.А., Николаев П.Н., Сафонова И.В., Аниськов Н.И., 20202020Юсова О.А., Николаев П.Н., Сафонова И.В., Аниськов Н.И.Nikolaev P.N., Yusova O.A., Safonova I.V., Aniskov N.I.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/625Актуальность

Актуальность. Среди яровых зерновых овес – это одна из основных зерновых культур Сибири. Цель исследования – определение сопряженности параметров адаптивности сортов овса с урожайностью и основными показателями качества зерна.

Материал и методы

Материал и методы. Исследования проведены с 2011 по 2019 гг. в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Определены содержания белка в зерне, сырого жира, крахмала и пленчатость зерна по Б. В. Плешкову и Н. С. Беркутовой. Математическая обработка проведена по Б. А Доспехову, S. A. Eberhart и W. A. Russell.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Отмечено значительное варьирование урожайности и показателей качества зерна (CV > 20%) у сортов овса, что обусловлено высокой долей вклада условий года (26,7…80,9%), а также сильной прямой (r = 0,607…0,825) либо сильной обратной (r = –0,660…–0,994) сопряженностью с климатическими факторами. С повышением содержания белка в зерне повышались крахмалистость, масличность (r = 0,960…0,962) и пленчатость зерна (r = 0,442). Сорта овса голозерной формы характеризуются повышеннымкачествомзерна (+4,6% белка, +17,6% крахмала, +2,2% сырого жира) и пониженной урожайностью (–1,45 т/га) по отношению к пленчатым сортам.

Заключение

Заключение. Повышение пластичности (bi) и стабильности (σ2d) сортов способствовало увеличению урожайности (rbi = 0,943; r σ2d = 0,344), но снижало показатели качества (rbi = –0,697…–0,812; r σ2d = –0,270…–0,300). Пленчатость зерна у пластичных сортов снижалась (rbi = –0,201).

Background

Background. Among spring cereals, oat is one of the main grain crops in Siberia. The aim of this study was to determine how the parameters of adaptability in oat cultivars are correlated with yield and basic indicators of grain quality.

Material and methods

Material and methods. The studies were carried out from 2011 to 2019 in the southern forest steppe of Western Siberia. The content of protein, crude fat and starch in grain, and its hull content were measured according to B. V. Pleshkov and N. S. Berkutova. Mathematical processing was performed following the guidelines by B. A. Dospekhov, S. A. Eberhart and W. A. Russell.

Results

Results. There was a significant variation in grain yield and grain quality (CV > 20%) in oat cultivars due to a high contribution from the conditions of the year (26.7...80.9%) as well as a strong direct (r = 0,607...0.825) or strong reverse (r = –0.660...–0.994) conjugation with climatic factors. As the protein content in grain increased, starch, oil (r = 0.960...0.962) and hull content (r = 0.442) increased as well. Naked oat cultivars manifested higher grain quality (4.6% protein, 17.6% starch, and 2.2% crude fat) and reduced yield (–1.45 t/ha) compared with hulled oat cultivars.

Conclusion

Conclusion. Increased plasticity (bi) and stability (σ2d) of oat cultivars contributed to higher yields (rbi = 0.943;rσ2d = 0.344) but reduced grain quality indicators (rbi = –0.697…–0.812;rσ2d = –0.270…–0.300). Hull content in plastic cultivars decreased (rbi = –0.201).

яровой овесбелоккрахмалпленчатостьсырой жирстабильностьпластичностькорреляцияspring oatsproteinstarchhull contentcrude fatyieldstabilityplasticitycorrelationРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическим планам: ФГБНУ «Омский АНЦ» по теме № 0797-2019-0009 «Создание новых сортов зернобобовых культур (горох и соя), зернофуражных (ячмень, овес) и многолетних трав (люцерна, кострец безостый) с улучшенными показателями продуктивности и качества, повышенной устойчивостью к болезням, к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам среды»; ВИР по проекту № 0662-2019-0006 «Поиск, поддержание жизнеспособности и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве»The research was performed within the framework of the State Task according to the theme plans of: Omsk Agrarian Scientific Center, theme No. 0797-2019- 0009 “Development of New Legume Crop (Pea and Soybean), Grain Forage (Barley and Oat) and Perennial Grass (Alfalfa and Awnless Bromegrass) Cultivars with Improved Indicators of Productivity and Quality, Increased Resistance to Diseases, Unfavorable Biotic and Abiotic Environmental Stressors”; and VIR, Project No. 0662-2019-0006 “Search For and Viability Maintenance, 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”ReferencesБеркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. Москва: Росагропромиздaт; 1991.Berkutova N.S. Methods of grain quality evaluation and formation (Metody otsenki i formirovaniya kachestva zerna). Moscow: Rosagropromizdat; 1991. [in Russian]Chayka V.M., Rubezhniak I.G., Grib O.G. Effect of climatic changes on the productivity of agrocoenoses and seminatural forest-steppe ecosystems. Science and Society. 2013;1:192-201.Chayka V.M., Rubezhniak I.G., Grib O.G. Effect of climatic changes on the productivity of agrocoenoses and seminatural forest-steppe ecosystems. Science and Society. 2013;1:192-201.Доспехов 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.Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966;6(1);36-40.Feng B., Liu P., Li G., Dong S.T., Wang F.H., Kong L.A. et al. Effect of heat stress on the photosynthetic characteristics in flag leaves at the grain-filling stage of different heat-resistant winter wheat varieties. Journal of Agronomy and Crop Science. 2014;200(2):143-155. DOI: 10.1111/jac.12045Feng B., Liu P., Li G., Dong S.T., Wang F.H., Kong L.A. et al. Effect of heat stress on the photosynthetic characteristics in flag leaves at the grain-filling stage of different heat-resistant winter wheat varieties. Journal of Agronomy and Crop Science. 2014;200(2):143-155. DOI: 10.1111/jac.12045Hill C.B., Li C. Genetic architecture of flowering phenolo gy in cereals and opportunities for crop improvement. Frontiers in Plant Science. 2016;7:1906.Hill C.B., Li C. Genetic architecture of flowering phenolo gy in cereals and opportunities for crop improvement. Frontiers in Plant Science. 2016;7:1906.Karsai I., Mészáros K., Láng L., Hayes P.M., Bedö Z. Mul tivariate analysis of traits determining adaptation in cultivated barley. Plant Breeding. 2001;120(3):217-222. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2001.00599.xKarsai I., Mészáros K., Láng L., Hayes P.M., Bedö Z. Mul tivariate analysis of traits determining adaptation in cultivated barley. Plant Breeding. 2001;120(3):217-222. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2001.00599.xKeshavarzi M., Miri H.R., Haghighi B.J. Effect of water deficit stress on grain yield and yield components of wheat cultivars. Agronomy and Plant Production. 2013;4(6):1376-1380.Keshavarzi M., Miri H.R., Haghighi B.J. Effect of water deficit stress on grain yield and yield components of wheat cultivars. Agronomy and Plant Production. 2013;4(6):1376-1380.Law C.N., Paune P.J. Studies of genetical variations effecting grain protein type and amount in wheat. In: Cereal Grain Protein Improvement. Proceedings of the Final Research Coordination Meeting, Vienna, 6–10 Dec. 1982. Vienna: IAEA; 1984. p.279-300.Law C.N., Paune P.J. Studies of genetical variations effecting grain protein type and amount in wheat. In: Cereal Grain Protein Improvement. Proceedings of the Final Research Coordination Meeting, Vienna, 6–10 Dec. 1982. Vienna: IAEA; 1984. p.279-300.Лоскутов И.Г., Полонский В.И. Селекция на содержание β-глюканов в зерне овса как перспективное направление для получения продуктов здорового питания, сырья и фуража. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(4):646-657. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusLoskutov I.G. Polonskiy V.I. Content of β-glucans in oat grain as a perspective direction of breeding for health products and fodder (review). Agricultural Вiology. 2017;52(4):646-657. [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.646rusНиколаев П.Н., Аниськов Н.И., Юсова О.А., Cафонова И.В., Поползухин П.В. Оценка адаптивных свойств сортов ярового ячменя в степных условиях Сибирского Прииртышья. Вестник НГАУ. 2018;2(47);37-44.Nikolaev P.N., Aniskov N.I., Yusova O.A., Safonova I.V., Popolzukhin P.V. Assessment of adaptive features of spring barley in the steppe of Siberian Priirtyshya. Bulletin of NSAU (Novosibirsk State Agrarian University). 2018;2(47):37-44. [in Russian]Плешков Б.В. Практикум по биохимии растений. Москва: Агропромиздат; 1985.Pleshkov B.V. Practical guide to plant biochemistry (Praktikum po biokhimii rasteniy). Moscow: Agropromizdat; 1985. [in Russian]Полонский В.И., Лоскутов И.Г., Сумина А.В. Селекция на содержание антиоксидантов в зерне как перспективное направление для получения продуктов здорового питания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(3):343-352. DOI: 10.18699/VJ18.370Polonskiy V.I., Loskutov I.G., Sumina A.V. Breeding for antioxidant content in grain as a promising trend in obtaining healthy food products. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(3):343-352. [in Russian] DOI: 10.18699/VJ18.370Полонский 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):53-60. 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. [in Russian] DOI 10.18699/VJ19.541Поползухин П.В., Николаев П.Н., Аниськов Н.И., Юсова О.А., Сафонова И.В. Оценка продуктивности и адаптивных свойств сортов ярового ячменя в условиях Сибирского Прииртышья. Земледелие. 2018;3:40-43. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10309Popolzukhin P.V., Nikolaev P.N., Aniskov N.I., Yusova O.A., Safonova I.V. Evaluation of productivity and adaptive properties of spring barley varieties under conditions of the Siberian Irtysh region. Zemledelie = Crop Farming. 2018;3:40-43. [in Russian] DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10309Robinson L.H., Juttner J., Milligan A., Lahnstein J., Eglinton J.K., Evans D.E. The identification of a barley haze active protein that influences beer haze stability: Cloning and characterisation of the barley SE protein as a barley trypsin inhibitor of the chloroform/methanol type. Journal of Cereal Science. 2007;45(3):343-352. DOI: 10.1016/j.jcs.2006.08.012Robinson L.H., Juttner J., Milligan A., Lahnstein J., Eglinton J.K., Evans D.E. The identification of a barley haze active protein that influences beer haze stability: Cloning and characterisation of the barley SE protein as a barley trypsin inhibitor of the chloroform/methanol type. Journal of Cereal Science. 2007;45(3):343-352. DOI: 10.1016/j.jcs.2006.08.012Рыбась И.А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур. Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):617-626. DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.617rusRybas I.A. Breeding grain crops to increase adaptabi lity (review). Agricultural Вiology. 2016;51(5);617-626). [in Russian] DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.617rusSarkar B., Sharma R.C., Verma R.P.S., Sarkar A., Sharma I. Identifying superior feed barley genotypes using GGE biplot for diverse environments in India. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2014;74(1):26-33. DOI: 10.5958/j.0975-6906.74.1.004Sarkar B., Sharma R.C., Verma R.P.S., Sarkar A., Sharma I. Identifying superior feed barley genotypes using GGE biplot for diverse environments in India. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2014;74(1):26-33. DOI: 10.5958/j.0975-6906.74.1.004Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овес): монография. Новосибирск; 2011.Surin N.A. Adaptive potential of grain varieties of Siberian breeding and ways of its improvement (wheat, barley, oats): a monograph (Adaptivny potentsial sortov zernovykh kultur sibirskoy selektsii i puti ego sovershenstvovaniya [pshenitsa, yachmen, oves]: monografiya). Novosibirsk; 2011. [in Russian]Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., Герасимов С.А. Комплексная оценка селекционного материала в селекции ячменя на адаптивность в Восточносибирском регионе. Вестник Кемеровского государственного университета. 2015;4(64):98-103.Surin N.А., Lyakhova N.Е., Gerasimov S.А. Comprehensive breeding patterns assessment on adaptability in the Eastern Siberia region in the selection of barley. Bulletin of Kemerovo State University. 2015;4(64);98-103. [in Russian]Varga B., Vida G., Varga-László E., Bencze S., Veisz O. Effect of simulating drought in various phenophases on the water use efficiency of winter wheat. Journal of Agronomy and Crop Science. 2015;201(1):1-9. DOI: 10.1111/jac.12087Varga B., Vida G., Varga-László E., Bencze S., Veisz O. Effect of simulating drought in various phenophases on the water use efficiency of winter wheat. Journal of Agronomy and Crop Science. 2015;201(1):1-9. DOI: 10.1111/jac.12087

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