Анализ взаимодействия «генотип × среда» и оценка адаптивного потенциала ячменя в условиях Северного Зауралья

Актуальность. Урожайность является сложным, комплексным признаком. Эффективность реализации высокой и стабильной урожайности определяется генотипом, влиянием окружающей среды и взаимодействием данных факторов. Комплексная оценка по показателям адаптации, пластичности и стабильности сортов позволяет выделить среди изучаемого сортимента наи более перспективные, потенциально высокоурожайные и экологически пластичные формы растений, адаптированные к широкому диапазону условий окружающей среды.

Материалы и методы. Оценка 146 образцов двурядного (subsp. distichon L.) и многорядного (subsp. vulgare) ячменя (Hordeum vulgare L.) проведена в 2015–2017 гг. по показателям адаптивности, пластичности, стабильности и гомеостатичности урожайности ячменя. Статистическая обработка экспериментальных данных выполнена методами двухфакторного дисперсионного и корреляционного анализа.

Результаты и заключение. Установлено, что формирование урожайности ячменя практически в равной степени определяется генотипическими особенностями (34,3%), условиями окружающей среды (31,9%), а также взаимодействием факторов «генотип × среда» (33,7%), что указывает на относительно хорошую адаптивную способность ячменя к климатическим изменениям в условиях Северного Зауралья. Урожайность ячменя в бóльшей степени сопряжена с массой зерна с растения (r = 0,72), количеством продуктивных стеблей на единицу площади (r = 0,63), в меньшей – c полевой всхожестью семян (r = 0,39) и массой 1000 зерен (r = 0,37). Выявлены сильные корреляции урожайности с коэффициентом адаптивности (r = 0,94), индексом экологической пластичности (r = 1,00), компенсаторной способностью (r = 0,96). Комплексом адаптивных и продуктивных свойств характеризовались образцы ‘Abyssinian 14’ (к-23504, var. pallidum) и ‘Харьковский 70’ (к-23683, var. nutans).

1. Ceccarelli S., Erskine W., Hamblin J., Grando S. Genotype by environment interaction and international breeding programmes. Experimental Agriculture. 1994;30(2):177-187. DOI: 10.1017/S0014479700024121

2. Dogan Y., Kendal E., Oral R. Identifying of relationship between traits and grain yield in spring barley by GGE biplot analysis. Agriculture and Forestry. 2016;62(4):239-252. DOI: 10.17707/AgricultForest.62.4.25

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. Москва: Альянс; 2014.

4. Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966;6(1):36-40. DOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x

5. Гончаренко А.А. Экологическая устойчивость сортов зерновых культур и задачи селекции. Зерновое хозяйство России. 2016;(3):31-37.

6. Гончаренко А.А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2005;(6):49-53.

7. Горбунова Ю.В., Власова Е.В. Применение показателя ПУСС для оценки семенной продуктивности новых образцов вики посевной. В кн.: Материалы V Международной научно-практической конференции «Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве». Киров: ФАНЦ Северо-Востока; 2019. С.213-216.

8. Грязнов А.А. Карабалыкский ячмень. Кустанай; 1996.

9. Гудзенко В.Н.Статистическая и графическая (GGE biplot) оценка адаптивной способности и стабильности селекционных линий ячменя озимого. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(1):110-118. DOI: 10.18699/VJ19.469

10. Хангильдин В.В.Параметры оценки гомеостатичности сортов и селекционных линий в испытании колосовых культур. Научно-технический бюллетень ВСГИ. 1986;2(60):36-41.

11. Хангильдин В.В., Бирюков С.В. Проблема гомеостаза в генетико-селекционных исследованиях. В кн.: Генетико-цитологические аспекты селекции сельскохозяйственных растений / под ред. Л.К. Сечняка. Одесса; 1984. С.67-76.

12. Иваненко А.С., Кулясова О.А. Агроклиматические условия Тюменской области. Тюмень; 2008.

13. Kang M.S. Breeding: Genotype-by-environment interaction. In: R.M. Goodman (ed.). Encyclopedia of Plant and Crop Science. New York, NY: Marcel-Dekker; 2004. p.218-221.

14. Karahan T., Akgun I. Selection of barley (Hordeum vulgare) genotypes by GYT (genotype × yield × trait) biplot technique and its comparison with GT (genotype × trait). Applied Ecology and Environmental Research. 2019;18(1):1347-1359. DOI: 10.15666/aeer/1801_13471359

15. Kendal E. Effects of ecological factors on spring barley genotypes. In: N. Eslem (ed.). Hordeum vulgare: Production, Cultivation and Uses. New-York, NY: Nova Science Publishers; 2021. p.87-114.

16. Комаров Н.М. Некоторые аспекты проблемы взаимодействия «генотип-среда». Достижения науки и техники АПК. 2012;(7):39-41.

17. Левакова О.В., Ерошенко Л.М. Результаты изучения экологической адаптивности и стабильности новых сортов и линий ярового ячменя в условиях Рязанской области. Вестник АПК Верхневолжья. 2017;1(37):18-22.

18. Логинов Ю.П., Сурин Н.А., Якубышина Л.И. Стабильность формирования хозяйственных признаков у селекционных линий ячменя в северной лесостепи Тюменской области. Агропродовольственная политика России. 2014;10(34):41-45.

19. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. Санкт-Петербург: ВИР; 2012.

20. Miralles D.J., Abeledo G.L., Prado S.A., Chenu K., Serrago R.A., Savin R. Barley. In: V.O. Sadras, D.F. Calderini (eds). Crop Physiology Case Histories for Major Crops. Cambridge, MA: Academic Press; 2021. p.164-195. DOI: 10.1016/B978-0-12-819194-1.00004-9

21. Николаев П.Н., Аниськов Н.И., Юсова О.А., Сафонова И.В. Адаптивность урожайности ярового овса в условиях Омского Прииртышья. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(4):28-38. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-28-38

22. Николаев П.Н., Юсова О.А., Васюкевич С.В., Аниськов Н.И., Сафонова И.В. Адаптивный потенциал сортов ярового овса по признаку «масса 1000 зерен» в условиях Омского Прииртышья. Агрофизика. 2019; (2):38-44. DOI: 10.25695/AGRPH.2019.02.06

23. Пакудин В.З., Лопатина Л.М. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственная биология. 1984;19(4):109-113.

24. Сапега В.А. Турсумбекова Г.Ш. Временная динамика изменения площади посева и урожайности зерновых культур в Тюменской области. Аграрная Россия. 2018;(11):13-17. DOI: 10.30906/1999-5636-2018-11-13-17

25. Сурин Н.А. Ляхова Н.Е., Герасимов С.А., Липшин А.Г. Адаптивный потенциал ячменя Восточно-Сибирской селекции. Достижения науки и техники АПК. 2017;31(5):28-31.

26. Удачин Р.А., Головченко А.П. Методика оценки экологической пластичности сортов пшеницы. Селекция и семеноводство. 1990;(5):2-6.

27. Vaezi B., Pour-Aboughadareh A., Mohammadi R., Meh raban A., Hossein-Pour T., Koohkan. E. et al. Integrating different stability models to investigate genotype × environment interactions and identify stable and highyielding barley genotypes. Euphytica. 2019;215(4):63. DOI: 10.1007/s10681-019-2386-5

28. Van Oosterom E.J., Kleijn D., Ceccarelli S., Nachit M.M. Genotypeby-environment interactions of barley in the Mediterranean region. Crop Science. 1993;33(4):669-674. DOI: 10.2135/cropsci1993.0011183X003300040004x

29. Волкова Л.В. Урожайность яровой мягкой пшеницы и ее связь с элементами продуктивности в разные по метеорологическим условиям годы. Аграрная наука ЕвроСеверо-Востока. 2016;6(55):9-15.

30. Волкова Л.В., Гирева В.М. Оценка сортов яровой мягкой пшеницы по урожайности и адаптивным свойствам. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017;4(59):19-23.

31. Волкова Л.В., Щенникова И.Н. Срав нительная оценка методов расчета адаптивных реакций зерновых культур. Теоретическая и прикладная экология. 2020;(3):140-146. DOI: 10.25750/1995-4301-2020-3-140-146

32. Якубышина Л.И. Пластичность и стабильность се лек ционных линий ячменя в условиях Тюменской области. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020;6(86):54-57.

33. Якубышина Л.И. Урожайность и пластичность селекционных линий ярового ячменя в северной лесостепи Тюменской области. Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018;(8):97-99.

34. Юсова О.А. Новые источники повышенного качества зеленой массы многолетних трав в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(4):39-49. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-4-39-49

35. Зенкина К.В., Асеева Т.А. Эффекты взаимодействия генотипов ярового тритикале с факторами окружающей среды. Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2019;(4):18-22. DOI: 10.30850/vrsn/2019/4/18-22

36. Животков Л.А., Морозова З.А., Секатуева Л.И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю урожайности. Селекция и семеноводство. 1994;(2):3-6.