Изучение эффекта гетерозиса и прогноз перспективности гибридных популяций яровой пшеницы в селекции на продуктивность и засухоустойчивость

Актуальность. В комбинационной селекции большой практический интерес представляет информация об уровне гетерозиса у гибридов яровой пшеницы по признакам продуктивности и устойчивости к засухе, а также возможность сохранения высоких значений признаков в более поздних поколениях.

Материалы и методы. В Федеральном аграрном научном центре Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (ФАНЦ Северо-Востока, г. Киров) изучено 16 гибридных популяций F₁…F₄ и восемь родительских сортов яровой мягкой пшеницы по признакам продуктивности (полевой опыт) и засухоустойчивости (лабораторный опыт). Тип наследования признаков определен с помощью показателя «степень фенотипического доминирования» (hp). Статистическая обработка результатов проведена с помощью корреляционного и дисперсионного анализов.

Результаты. Гибриды, проявившие гетерозис в F₁ по числу зерен с колоса, числу зародышевых корней в стрессовых условиях и сухой массе проростков, имели преимущество по этим показателям в поколениях F₃…F₄. Тип наследования массы 1000 зерен не определял уровень признака у гибридов старших генераций. Значимая отрицательная корреляция между числом зародышевых корней, сформированных при засухе, и урожаем зерна свидетельствует о трудности сочетания устойчивости и продуктивности в одном генотипе. Масса проростка в стрессовых условиях была положительно связана с полевой продуктивностью гибридов. Выделено семь перспективных комбинаций, сочетающих продуктивность и засухоустойчивость, большинство из которых проявили гетерозис одновременно по пяти признакам.

Заключение. Анализ гибридов ранних поколений по степени фенотипического доминирования количества зерен в колосе, числа зародышевых корней и сухой массе проростка может быть достаточно информативным для использования в селекционных программах.

1. Болдырева Л.Л., Бритвин В.В. Оценка гетерозиса по основным морфо-биологическим признакам и свойствам у гибридов F1 сорго зернового. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017;3(65):225-229.

2. Gowda M., Longin C.F.H., Lein V., Reif J.C. Relevance of specific versus general combining ability in winter wheat. Crop Science. 2012;52(6):2494-2500. DOI: 10.2135/cropsci2012.04.0245

3. Kalhoro F.A., Rajpar A.A., Kalhoro S.A., Mahar A., Ali A., Otho S.A. et al. Heterosis and combing ability in F1 population of hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). American Journal of Plant Sciences. 2015;6(7):1011-1026. DOI: 10.4236/ajps.2015.67107

4. Хотылева Л.В., Кильчевский А.В., Шаптуренко М.Н. Теоретические аспекты гетерозиса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(4):482-492. DOI: 10.18699/VJ16.174

5. Кныш А.И., Норик И.М. Гетерозис гибридов первого поколения и его влияние на эффективность отбора во втором и старших поколениях межсортовых гибридов озимой пшеницы. В кн.: Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений. Москва: Наука; 1978. С.202-205.

6. Косенко С.В., Кривобочек В.Г. Комбинационная способность и генетический контроль массы зерна с растения озимой мягкой пшеницы в диаллельных скрещиваниях. Аграрный научный журнал. 2017;(10):15-19.

7. Кошкин Е.И. Использование признаков корневых систем полевых культур в селекции на урожайность и устойчивость к стрессорам. Агрохимия. 2017;(7):86-98. DOI: 10.7868/S0002188117070122

8. Кожушко Н. Н., Волкова А. М. Определение относи тельной засухоустойчивости и жаростойкости образцов зерновых культур (пшеница, ячмень) способом проращивания семян в растворах сахарозы и после прогревания. Методические указания. Ленинград: ВИР; 1982.

9. Лепехов С.Б. Методы подбора пар для скрещивания в селекции на урожайность у самоопыляющихся культур. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(4):76- 89. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-4-76-89

10. Lin T., Zhou C., Chen G., Yu J., Wu W., Ge Y. et al. Heterosis-associated genes confer high yield in super hybrid rice. Theoretical and Applied Genetics. 2020;133(12):3287-3297. DOI: 10.1007/s00122-020-03669-y

11. Мазер К., Джинкс Дж.Л. Биометрическая генетика. Москва: Мир; 1985.

12. Nezhadahmadi A., Prodhan Z.H., Faruq G. Drought tolerance in wheat. The Scientific World Journal. 2013;2013(1):610721. DOI: 10.1155/2013/610721

13. Noorka I.R., Batool A., Rauf S., Teixeira da Silva J.A., Ashraf E. Estimation of heterosis in wheat (Triticum aestivum L.) under contrasting water regimes. International Journal of Plant Breeding. 2013;7(1):55-60.

14. Panhwar N.A., Baloch G.M., Soomro Z.A., Sial M.A., Panhwar S.A., Afzal A. et al. Evaluation of heterosis and its association among morpho-physiological traits of ten wheat genotypes under water stress. Pure and Applied Biology. 2022;11(3):709-724. DOI: 10.19045/bspab.2022.110072

15. Shamsabadi E.E., Sabouri H., Soughi H., Sajadi S.J. Diallel analysis of some important morpho-phenological traits in bread wheat (Triticum aestivum L.) crosses. Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2019;8(1);45-54. DOI: 10.30479/IJGPB.2019.11397.1247

16. Sharma R. Does low yield heterosis limit commercial hybrids in wheat? African Journal of Agricultural Research. 2013;8(50):6663-6669. DOI: 10.5897/AJAR2013.8108

17. Subhani Gh.M., Chowdhry M.A., Gilani S.M.M. Manifestation of heterosis in bread wheat under irrigated and drought stress conditions. Pakistan Journal of Biological Sciences. 2000;3(6):971-974. DOI: 10.3923/pjbs.2000.971.974

18. Watt M., Moosavi S., Cunningham S.C., Kirkegaard J.A., Rebetzke G.J., Richards R.A. A rapid, controlled-environment seedling root screen for wheat correlates well with rooting depths at vegetative, but not reproductive, stages at two field sites. Annals of Botany. 2013;112(2):447-455. DOI: 10.1093/aob/mct122

19. Юсов В.С., Евдокимов М.Г., Татина Б.М. Изменчивость комбинационной способности твердой пшеницы в зависимости от условий выращивания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(2):451-454.

20. Зимняков В.М., Курочкин А.А., Богомазов С.В., Варламова Е.Н. Производство пшеницы в России. Нива Поволжья. 2020;1(54):15-21. DOI: 10.36461/NP.2020.54.1.003