Скороспелость образцов яровой мягкой пшеницы в условиях Среднего Поволжья

Актуальность. Создание скороспелых продуктивных сортов яровой мягкой пшеницы – трудная и сложная задача. В связи с «гонкой» за продуктивностью идет тенденция на увеличение вегетационного периода у сортов селекции Казанского научного центра РАН. Проводимая нами селекционная работа по созданию скороспелых сортов, основанная на использовании в качестве одного из родителей раннеспелых образцов, не дает желаемого результата. Поиски путей решения этой проблемы отражены в данной работе.

Материал и методы. Материалом для исследовании служили образцы яровой мягкой пшеницы из коллекции ВИР и Байченской сельскохозяйственной академии (Китай), а также перспективные линии яровой пшеницы селекции Татарского НИИСХ. Селекционная проработка материала осуществлялась по традиционным методикам. Фенологические фазы развития растений пшеницы определяли на основании шкалы Задокса.

Результаты. Продемонстрирована неоднозначная роль генов, детерминирующих реакцию растений на яровизацию (Vrn) и отзывчивость растений на фотопериод (Ppd), в формировании скороспелости, что согласуется с данными, показанными неоднократно в других работах. Выявлены образцы с наименьшим межфазным периодом «всходы – колошение». Самыми скороспелыми в наших климатических условиях оказались сорта из Новосибирской области России и сорта северо-восточной зоны Китая с межфазным периодом «всходы – колошение» 36–46 дней.

1. Chumanova E.V., Efremova T.T., Kruchinina Yu.V. The effect of different dominant Vrn alleles and their combinations on the duration of developmental phases and productivity in common wheat lines. Russian Journal of Genetics. 2020;56(7):822-834. DOI: 10.31857/S0016675820070024

2. Dubcovsky J., Lijavetzky D., Appendino L., Tranquilli G. Comparative AFLP mapping of Triticum monococcum genes controlling vernalization requirement. Theoretical and Applied Genetics. 1998;97(5-6):968-975. DOI: 10.1007/s001220050978

3. Dzhalpakova K.D., Bersimbaev R.I., Goncharov N.P. Genetic control of growth habit in common wheat cultivars from Kazakhstan. Russian Journal of Genetics. 1996;32(1):73-78.

4. Емцева М.В., Ефремова Т.Т., Арбузова В.С. Время колошения замещенных и изогенных линий мягкой пшеницы с доминантными аллелями Vrn-B1a и Vrn-B1c. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(1):69-76.

5. Goncharov N.P. Response to vernalization in wheat: Its quantitative or qualitative nature. Cereal Research Communications. 2004;32(3):323-330. DOI: 10.1007/BF03543317

6. Гончаров Н.П., Гончаров П.Л. Методические основы селекции растений / под ред. В.К. Шумного. 2-е изд. Новосибирск: Гео; 2009.

7. Gonzalez F.G., Slafer G.A., Miralles D.J. Pre-anthesis development and number of fertile florets in wheat as affected by photoperiod sensitivity genes Ppd-D1 and Ppd-B. Euphytica. 2005;146(3):253-269. DOI: 10.1007/s10681-005-9021-3

8. Гуляев Г.В., Гужов Ю.Л. Селекция и семеноводство полевых культур. Москва: Агропромиздат; 1987.

9. Keim D.L., Welsh J.R., McConnell R.L. Inheritance of photoperiodic heading response in winter and spring cultivars of bread wheat. Canadian Journal of Plant Science. 1973;53(2):247-250. DOI: 10.4141/cjps73-046

10. Khlestkina E.K., Giura A., Roder M.S., Borner A. A new gene controlling the flowering response to photoperiod in wheat. Euphytica. 2009;165(3):579-585.

11. Генетика культурных растений: Зерновые культуры / под ред. В.Д. Кобылянского, Т.С. Фадеевой. Ленинград: Агропромиздат; 1986.

12. Коваль С.Ф., Коваль В.С., Шаманин В.П. Изогенные линии пшеницы: монография. Омск: Омскбланкиздат; 2001.

13. Лихенко И.Е., Стасюк А.И., Щербань А.Б., Зырянова А.Ф., Лихенко Н.И., Салина Е.А. Изучение аллельного состава генов Vrn-1 и Ppd-1 у раннеспелых и среднеранних сортов яровой мягкой пшеницы Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(4-1):691-703.

14. Лысенко Н.С., Киселева А.А., Митрофанова О.П., Потокина Е.К. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 815. Мягкая пшеница. Молекулярное тестирование аллелей Vrn- и Ppd-генов у допущенных к районированию в Российской Федерации селекционных сортов. Санкт-Петербург: ВИР; 2014.

15. Маистренко О.И. Цитогенетическое изучение типа развития и времени колошения пшеницы (Triticum aestivum L.). Труды XIV международного генетического конгресса. Т. 1: Благосостояние человечество и генетика. Книга 2. Москва: Мир; 1980. С.267-282.

16. McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat: 2010 supplement. Annual wheat Newsletter. 2010;56:273-276.

17. Merezhko A.F., Koshkin V.A., Matvienko I.I. Initial material for creation of a series of nearly isogenic lines in common wheat with different photoperiodic response. Russian Journal of Genetics. 1997;33(4):410-418.

18. Moiseeva E.A., Goncharov N.P. Genetic control of the spring growth habit in old local cultivars and landraces of common wheat from Siberia. Russian Journal of Genetics. 2007;43(4):369-376. DOI: 10.1134/S1022795407040035

19. Неттевич Э.Д. Особенности развития гибридов F1 и расщепления популяции F2, полученных от скрещивания яровых форм пшеницы с озимыми. В кн.: Э.Д. Неттевич. Избранные труды. Селекция и семеноводство яровых зерновых культур. Москва; Немчиновка; 2008. С.128-132.

20. Ochagavía H., Prieto P., Zikhali M. Griffiths S., Slafer G.A. Earliness per se by temperature interaction on wheat development. Scientific Reports. 2019;9(1):2584. DOI: 10.1038/s41598-019-39201-6

21. Pugsley A.T. A genetic analysis of the spring-winter habit of growth in wheat. Australian Journal of Agricultural Research. 1971;22(1):21-31. DOI: 10.1071/AR9710021

22. Pugsley A.T. Additional genes inhibiting winter habit in wheat. Euphytica. 1972;21(6):547-552. DOI: 10.1007/BF00039355

23. Pugsley A.T. Genetic studies of phasic development and their application to wheat breeding. In: Proceedings of the 3rd International Wheat Genetics Symposium. Canberra: Australian Academy of Science; 1968. p.288-293.

24. Pugsley A.T. The impact of plant physiology on Australian wheat breeding. Euphytica. 1983;32(3):743-748.

25. Pugsley A.T. The photoperiodic sensitivity of some spring wheat's with special reference to the variety Thatcher. Crop and Pasture Science. 1966;17(5):591-599. DOI: 10.1071/AR9660591

26. Ригин 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).

27. Ригин Б.В., Гончаров Н.П. Генетика онтогенеза пшеницы. В кн.: ИНТ ВИНИТИ. Сер. Генетика и селекция возделываемых растений. Т. 1. Москва; 1989. С.1-148.

28. Ригин Б.В., Зуев Е.В., Андреева А.С., Пыженкова З.С., Матвиенко И.И. Линия Рико - самая скороспелая среди представителей коллекции яровой мягкой пшеницы ВИР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(4):94-98. DOI: 10.30901/22278834-2019-4-94-98

29. Ригин Б.В., Зуев Е.В., Кошкин В.А., Пыженкова З.С., Матвиенко И.И. Высокая скорость развития и продуктивность яровой мягкой пшеницы. Достижения науки и техники АПК. 2015;29(7):13-16.

30. Ригин Б.В., Зуев Е.В., Тюнин В.А., Шреидер Е.Р., Пыженкова З.С., Матвиенко И.И. Селекционно-генетические аспекты создания продуктивных форм мягкой яровой пшеницы с высокой скоростью развития. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(3):194-202. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-3194-202

31. Shindo C., Sasakuma T. Genes responding to vernalization in hexaploid wheat. Theoretical and Applied Gene tics. 2002;104(6-7):1003-1010. DOI: 10.1007/s00122-002-0886-4

32. Стельмах А.Ф. Анализ частот аллелей и генотипов по локусам Vrn1-3 у яровой мягкой пшеницы. Генетика. 1986;22(10):2459-2467.

33. Stelmakh A.F. Growth habit in common wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.). Euphytica. 1987;36:513-519. DOI: 10.1007/BF00041495

34. Стельмах А.Ф. Роль генетических систем в онтогенетической адаптации мягкой пшеницы. В кн.: Экологическая генетика и эволюция. Кишинев; 1987. С.146-161.

35. Стельмах А.Ф., Авсенин В.И. Создание наборов почти изогенных линий по локусам Vrn1-3. Научно-технический бюллетень Всесоюзного селекционно-генетического института. 1983;2(48):24-28.

36. Tanio M., Kato K. Development of near-isogenic lines for photoperiod-insensitive genes, Ppd-B1 and Ppd-D1, carried by the Japanese wheat cultivars and their effect on apical development. Breeding Science. 2007;57(1):65-72. DOI: 10.1270/jsbbs.57.65

37. Voronin A.N., Stelmakh A.F. Genetic system of sensitivity to photoperiod and its role in the formation of productivity (Geneticheskaya sistema chuvstvitelnosti k fotoperiodu i yeye rol v formirovanii produktivnosti.). In: Genetic and physiological basis of winter wheat breeding. Odessa; 1991. p.47-53. [in Ukrainian]

38. Yan L., Fu D., Li C., Blechl A., Tranquilli G., Bonafede M. et al. The wheat and barley vernalization gene VRN3 is an orthologue of FT. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2006;103(51):19581-19586. DOI: 10.1073/pnas.0607142103

39. Yan L., Helguera M., Kato K., Fukuyama S., Sherman J., Dubcovsky J. Allelic variation at the VRN-1 promoter region in polyploid wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2004;109(8):1677-1686. DOI: 10.1007/s00122-004-1796-4

40. Yoshida T., Nishida H., Zhu J., Nitcher R., Distelfeld A., Akashi Y. et al. Vrn-D4 is a vernalization gene located on the centromeric region of chromosome 5D in hexaploid wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2010;120(3):543-553. DOI: 10.1007/s00122-009-1174-3

41. Zadoks J., Chang T., Konzak C. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Research. 1974;14(6):415-421. DOI: 10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x

42. Zhang X.K., Xiao Y.G., Zhang Y., Xia X. C., Dubcovsky J., He Z.H. Allelic variation at the vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1, Vrn-D1, and Vrn-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit. Crop Science. 2008;48(2):458-467. DOI: 10.2135/cropsci2007.06.0355

43. Zikhali M., Wingen L.U., Griffiths S. Delimitation of the Earliness per se D1 (Eps-D1) flowering gene to a subtelomeric chromosomal deletion in bread wheat (Triticum aestivum). Journal of Experimental Botany. 2016;67(1):287-299. DOI: 10.1093/jxb/erv458

44. Зуев Е.В., Брыкова А.Н., Никонов В.И., Захаров В.Г., Терехин М.В., Потокина С.А. и др. Результаты изучения коллекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость в селекцентрах России. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2009;166:101-106.