vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2021-1-72-79vir-nw-871Research 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 TRENDSОценка адаптивных параметров коллекционных образцов овса пленчатого по урожайности в условиях Кировской областиAssessment of adaptability parameters in hulled oat germplasm accessions in terms of their yield in the environments of Kirov Provincehttps://orcid.org/0000-0002-4493-1005ТуляковаМ. В.TulyakovaM. V.

610007, Республика Коми, г. Киров, ул. Ленина, 166а; Лаборатория селекции и первичного семеноводства овса, зав. лабораторией, научный сотрудник 

166a Lenina St., Kirov 610007, Komi Republic

https://orcid.org/0000-0002-3491-499XБаталоваГ. А.BatalovaG. A.

610007, Республика Коми, г. Киров, ул. Ленина, 166а; Отдел овса, заведующая; заместитель директора ФАНЦ Северо-Востока по селекционной работе; д.с.-х.н.; профессор; академик РАН

166a Lenina St., Kirov 610007, Komi Republic

g.batalova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9250-7225ЛоскутовИ. Г.LoskutovI. G.

190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42, 44; Отдел генетических ресурсов овса, ржи и ячменя, заведующий; д.б.н; доцент;профессор

 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

i.loskutov@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9595-1129ПермяковаС. В.PermyakovaS. V.

610007, Республика Коми, г. Киров, ул. Ленина, 166а;  Лаборатория селекции и первичного семеноводства овса, младший научный сотрудник 

 

166a Lenina St., Kirov 610007, Komi Republic

https://orcid.org/0000-0003-1355-083XКротоваН. В.KrotovaN. V.

610007, Республика Коми, г. Киров, ул. Ленина, 166а; Лаборатория селекции овса; научный сотрудник, к.с.-х.н.

 166a Lenina St., Kirov 610007, Komi Republic

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. РудницкогоРоссияN.V. Rudnitsky Federal Agricultural Science Center of the North-EastRussian FederationФедеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. РудницкогоРоссияN.V. Rudnitsky Federal Agricultural Science Center of the North-EastRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationФедеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. РудницкогоРоссияN.V. Rudnitsky Federal AgriculturalScience Center of the North-EastRussian Federation20210104202118217279Copyright © Тулякова М.В., Баталова Г.А., Лоскутов И.Г., Пермякова С.В., Кротова Н.В., 20212021Тулякова М.В., Баталова Г.А., Лоскутов И.Г., Пермякова С.В., Кротова Н.В.Tulyakova M.V., Batalova G.A., Loskutov I.G., Permyakova S.V., Krotova N.V.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/871Актуальность

Актуальность.  Изучение  генофонда  культуры  в  конкретных  почвенно-климатических  условиях  позволяет прогнозировать селекционную ценность образцов, а их последующее включение в селекционный процесс обеспечивает создание адаптивных сортов, способных реализовать  продуктивный  потенциал  в производственных условиях.

Материалы и методы

Материалы и методы. В ФАНЦ Северо-Востока определены параметры стабильности (Si2) и пластичности (bi; ПУСС), индекс условий среды (Ij), гомеостатичность (Ноm), устойчивость к стрессу и индекс стабильности (Ис) для 12 образцов овса пленчатого (Avena sativa L.).

Результаты

Результаты. Наибольшую стрессоустойчивость имели образцы 2981 IG100720 (США) и к-15293 BORYNA (Польша), генетическую  гибкость – 2981 IG100720 (США), 3007 IG100848 (Германия), к-15330 КСИ590/05 и к-15178  ‘Бегунок’ (Россия). Выделены  источники  пленчатого овса  интенсивного  типа  к-15330 КСИ 590/05  (Россия) (bi = 1,36), к-15331 КСИ  2167/03 (Россия) (bi = 1,60), у которых была повышенная урожайность 856 и 889 г/м2 – при улучшении условий выращивания в 2017 г., в условиях засушливого 2016 г. –  365 и 285 г/м2. К средне интенсивным наиболее пластичным можно отнести образцы  к-15178 ‘Бегунок’ (Россия) (bi = 1,07), к-15321 ‘Скроколик’ (Россия) (bi = 0,97). Высокую стабильность урожайности имел сорт-стандарт ‘Кречет’ (Si2 = 0,06).

Заключение

Заключение. Выделены источники для селекции овса пленчатого 2981 IG100720 (США), 3007 IG100848 (Германия) и к-15293 BORYNA (Польша), обладающие высокой стрессоустойчивостью и пластичностью, пластичные  источники – к-15178 ‘Бегунок’  и к-15321 ‘Скроколик’ (Россия)  со  стабильно  высокой  урожайностью в варьирующих условиях среды.

Background

Background. Studying the gene pool of a crop under specific soil and climate conditions makes it possible to predict the breeding value of germplasm, while its subsequent inclusion in the breeding process ensures the development of adaptable cultivars capable of implementing their productive potential in large-scale agriculture.

Materials and methods

Materials and methods. Stability (Si2) and plasticity (bi; PUSS), Ambient Condition Index (Ij), Homeostatic (Hom), Stress Resistance, and Stability Index (Is) were calculated for 12 hulled oat (Avena sativa L.) accessions at the FARC of North-East.

Results

Results. Accessions 2981 IG100720 (USA) and k-15293 BORYNA (Poland) showed the best stress resistance, while the highest genetic flexibility was observed in 2981 IG100720 (USA), 3007 IG100848 (Germany), 5330 СSI  590/05,  and k-15178 ‘Begunok’ (Russia). Sources of intensive-type hulled oats: k-15330 CSI 590/05 (Russia) (bi = 1.36)  and  k-15331 CSI 2167/03 (Russia) (bi = 1.60),  were  identified for their higher yield values: 856 and 889 g/m2 under improved growing conditions in 2017, and 365 and 285 g/m2 under dry conditions in 2016, respectively. Medium-intensive accessions k-15178 ‘Begunok’ (Russia) (bi = 1.07), and ‘Skrokolik’ (k-15321, Russia) (bi = 0.97) were identified for the best plasticity. The reference cv. ‘Krechet’ (Si2 = 0.06) demonstrated high yield stability.

Conclusion

Conclusion. Sources were selected for hulled oat breeding: 2981 IG100720 (USA), 3007 IG100848 (Germany), and k-15293 BORYNA (Poland), with high stress resistance and plasticity, and plastic sources k-15178 ‘Begunok’ and k-15321 ‘Skrokolik’ (Russia), with stable high yield under varying environmental conditions.

Avena sativa L.источникистрессоустойчивостьстабильностьпластичностьгомеостазAvena sativa L.sourcesstress resistancestabilityplasticityhomeostasisРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану по проекту № 0767-2019-0093 «Разработка и реализация фундаментальных научно-методических подходов мобилизации, изучения, создания (в т. ч. с использованием биотехнологий) и поддержания уникальных природных и экспериментальных генетических ресурсов яровых зерновых культур (пшеница, ячмень, овес); моделей сортов с повышенной продуктивностью и устойчивостью к действию стрессовых биотических и абиотических факторов, с улучшенными селекционно-ценными признаками; технологии управления продукционным процессом с учетом эдафических и биотических стрессовых факторов европейского Северо-Востока России, локального и глобального изменения климата для решения актуальных задач обеспечения импортозамещения и улучшения качества питания населения». Материал коллекции ВИР был предоставлен в рамках государственного задания согласно тематическому плану 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 plan, Project No. 0767-2019-0093 “Development and implementation of fundamental scientific and methodological approaches to mobilize, study, develop (incl. using biotechnology) and maintain unique natural and experimental genetic resources of spring cereal crops (wheat, barley, and oats); models of cultivars with increased productivity and resistance to biotic and abiotic stressors, with improved traits of breeding value; technologies for managing the production process, taking into account edaphic and biotic stressor of the European Northeast of Russia, local and global climate change, to solve urgent problems of ensuring import substitution and improving the quality of nutrition for the population”. The germplasm material was provided by VIR according to the theme plan for 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”ReferencesAdmas S., Tesfaye K. Genotype-by-environment interaction and yield stability analysis in sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) genotypes in North Shewa, Ethiopia. Acta Universitatis Sapientiae. Agriculture and Environment. 2017;9(1):82-94. DOI: 10.1515/ausae-2017-0008Admas S., Tesfaye K. Genotype-by-environment interaction and yield stability analysis in sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) genotypes in North Shewa, Ethiopia. Acta Universitatis Sapientiae. Agriculture and Environment. 2017;9(1):82-94. DOI: 10.1515/ausae-2017-0008Алабушев А.В., Макарова Т.С., Самофалова Н.Е., Иличкина Н.П., Дубинина О.А. Параметры пластичности и стабильности сортов озимой твердой пшеницы по различным предшественникам в условиях Ростовской области. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(6):557-566. DOI: 10.30766/2072-9081.2019.20.6.557-566Alabushev A.V., Makarova T.S., Samofalova N.E., Ilichkina N.P., Dubinina O.A. Parameters of adaptabi lity and stability of winter durum wheat varieties according to various forecrops in the Rostov region. Agricultural Science Euro-North-East. 2019;20(6):557-566. [in Russian]Баталова Г.А., Шевченко С.Н., Лисицын Е.М., Тулякова М.В., Русакова И.И., Железникова В.А. и др. Методология создания продуктивных, экологически устойчивых сортов овса пленчатого. Российская сельскохозяйственная наука. 2017;(6):3-6.Batalova G.A., Shevchenko S.N., Lisitsyn E.M., Tulyakova M.V., Rusakova I.I., Zheleznikova V.A. et al. Breeding methodology of ecologically resistant varieties of covered oat. Russian Agricultural Sciences. 2017;(6):3-6. [in Russian]Ceccarelli S., Avecedo E., Grando S. Breeding for yield stability in unpredictable environments: single traits, interaction between traits, and architecture of genоtypes. Euphytica. 1991;56(2):169-185.Ceccarelli S., Avecedo E., Grando S. Breeding for yield stability in unpredictable environments: single traits, interaction between traits, and architecture of genоtypes. Euphytica. 1991;56(2):169-185.Des Marais D.L., Hernandez K.M., Juenger T.E. Genotypeby-environment interaction and plasticity: exploring genomic responses of plants to the abiotic environment. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2013;44:5-29. DOI: 10.1146/annurev-ecolsys-110512-135806Des Marais D.L., Hernandez K.M., Juenger T.E. Genotypeby-environment interaction and plasticity: exploring genomic responses of plants to the abiotic environment. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2013;44:5-29. DOI: 10.1146/annurev-ecolsys-110512-135806Du J.B., Yuan S., Chen Y.E., Sun X., Zhang Z.W, Xu F. et al. Comparative expression analysis of dehydrins between two barley varieties, wild barley and Tibetan hulless barley associated with different stress resistance. Acta Physiologiae Plantarum. 2011;33(2):567-574. DOI: 10.1007/s11738-010-0580-0Du J.B., Yuan S., Chen Y.E., Sun X., Zhang Z.W, Xu F. et al. Comparative expression analysis of dehydrins between two barley varieties, wild barley and Tibetan hulless barley associated with different stress resistance. Acta Physiologiae Plantarum. 2011;33(2):567-574. DOI: 10.1007/s11738-010-0580-0Gedif M., Yigzaw D., Tsige G. Genotype–environment interaction and correlation of some stability parameters of total starch yield in potato in Amhara region, Ethiopia. Plant Breeding and Crop Science. 2014;6(3):31-40. DOI: 10.5897/JPBCS2013.0426Gedif M., Yigzaw D., Tsige G. Genotype–environment interaction and correlation of some stability parameters of total starch yield in potato in Amhara region, Ethiopia. Plant Breeding and Crop Science. 2014;6(3):31-40. DOI: 10.5897/JPBCS2013.0426Гончаренко А.А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур. Вестник РАСХН. 2005;(6):49-53.Goncharenko A.A. On adaptivity and ecological resistance of grain crop varieties. Vestnik of the Russian Agricultural Science. 2005;(6):49-53. [in Russian]Хангильдин В.В. Параметры оценки гомеостатичности сортов и селекционных линий в испытании колосовых культур. Научно-технический бюллетень ВСГИ. 1986;2(60):36-41.Hangildin V.V. Parameters for evalu ating the homeostasis of varieties and breeding lines in the testing of ear crops (Parametry otsenki gomeostatichnosti sortov i selektsionnykh liniy v ispytanii kolosovykh kultur). Nauchno-tekhnicheskiy byulleten VSGI = Scientific and Technical Bulletin of the All-Union Breeding and Genetics Institute. 1986;2(60):36-41. [in Russian]Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. Санкт-Петербург: ВИР; 2012.Loskutov I.G., Kovaleva O.N., Blinova E.V. Methodological guidelines for the study and preservation of the world collection of barley and oats (Metodicheskiye ukazaniya po izucheniyu i sokhraneniyu mirovoy kollektsii yachmenya i ovsa). St. Petersburg: VIR; 2012. [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]Nevo E. Evolution of wild barley at “Evolution Canyon”: adaptation, speciation, pre-agricultural collection, and barley improvement. Israel Journal of Plant Sciences. 2015;62(1-2):22–32. DOI: 10.1080/07929978.2014.940783Nevo E. Evolution of wild barley at “Evolution Canyon”: adaptation, speciation, pre-agricultural collection, and barley improvement. Israel Journal of Plant Sciences. 2015;62(1-2):22–32. DOI: 10.1080/07929978.2014.940783Пакудин В.З., Лопатина Л.М. Оценка экологической пластичностии стабильности сортов сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственная биология. 1984;19(4):109-113.Pakudin V.Z., Lopatina L.M. Assessment of ecological plasticity and stability of agricultural crop varieties (Otsenka ekologicheskoy plastichnosti i stabilnosti sortov selskokhozyaystvennykh kultur). Agricultural Biology. 1984;19(4):109-113. [in Russian]Пакуль В.Н., Плиско Л.Г. Оценка экологической пластичности селекционных линий яровой мягкой пшеницы в условиях лесостепи Кузнецкой котловины. Международный научно-исследовательский журнал. 2016;3-3(45):116-120. DOI: 10.18454/IRJ.2016.45.075Pakul V.N., Plisko L.G. Assessment of ecological plasticity of selection lines of spring-sown soft field in the conditions of the forest-steppe of Kuznetsk Depression. International Research Journal. 2016;3-3(45):116-120. [in Russian]Pereira H.S., Alvares R.C., Silva F.C., de Faria L.C., Melo L.C. Genetic, environmental and genotype × environment interaction effects on the common bean grain yield and commercial quality. Semina: Ciências Agrárias. 2017;38(3):1241-1250. DOI: 10.5433/1679-0359.2017v38n3p1241Pereira H.S., Alvares R.C., Silva F.C., de Faria L.C., Melo L.C. Genetic, environmental and genotype × environment interaction effects on the common bean grain yield and commercial quality. Semina: Ciências Agrárias. 2017;38(3):1241-1250. DOI: 10.5433/1679-0359.2017v38n3p1241Полонский 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):683-690. [in Russian]Селянинов Г.Т. О сельскохозяйственной оценке климата. Труды по сельскохозяйственной метеорологии. 1928;20:16-177.Selyaninov G.T. On agricultural assessment of climate (O selskokhozyaystvennoy otsenke klimata). Trudy po selskokhozyaystvennoy meteorologii =Works on Agricultural Meteorology. 1928;20:16-177. [in Russian]Тулякова М.В., Баталова Г.А., Пермякова С.В., Кротова Н.В. Исходный материал овса пленчатого для селекции на урожайность. Достижения науки и техники АПК. 2019;33(7):9-12. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10702Tulyakova M.V., Batalova G.A., Permyakova S.V., Krotova N.V. Source material of chaffy oat for breeding for high yield. Achievements of Science and Technology of AIC. 2019;33(7):9-12. [in Russian]Удачин Р.А., Головченко А.П. Методика оценки экологической пластичности сортов пшеницы. Селекция и семеноводство. 1990;(5):2-6.Udachin R.A., Golovchenko A.P. Method for assessing the ecological plasticity of wheat varieties (Metodika otsenki ekologicheskoy plastichnosti sortov pshenitsy). Selektsiya i semenovodstvo = Plant Breeding and Seed Production. 1990;(5):2-6. [in Russian]Unnati P., Pathik P., Lalit M., Bilwal B. Stability analysis for grain yield and its attributing traits of rice across locations. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017;6(11):2102-2111. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.611.248Unnati P., Pathik P., Lalit M., Bilwal B. Stability analysis for grain yield and its attributing traits of rice across locations. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2017;6(11):2102-2111. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.611.248Войцуцкая Н.П., Лоскутов И.Г. Селекционная ценность европейских образцов овса в условиях Кубанской опытной станции ВИР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(1):52-58. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-52-58Voytsutskaya N.P., Loskutov I.G. Breeding value of European oat accessions in the environments of Kuban Experiment Station of VIR. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2019;180(1):52-58. [in Russian]Yau S.K. Variance of relative yield as agronomic type of stability measure. In: Proceedings of the 8th EUCARPIA Meeting “Biometrics in Plant Breeding”, 1-6 July 1991, Brno, Czechoslovakia. Brno; 1991. p.245.Yau S.K. Variance of relative yield as agronomic type of stability measure. In: Proceedings of the 8th EUCARPIA Meeting “Biometrics in Plant Breeding”, 1-6 July 1991, Brno, Czechoslovakia. Brno; 1991. p.245.

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