Изучение разнообразия алюмоустойчивости образцов овса из коллекции ВИР

Актуальность. Овес является важной продовольственной и кормовой зерновой культурой в России. Площади посевов овса составляют в мире 10 млн га, в нашей стране – 3 млн га. Несмотря на высокую экологическую пластичность овса, важным условием получения высоких урожаев является создание новых сортов с устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды, в том числе к металлотоксичности и повышенной кислотности почв.

Цель работы – поиск устойчивых к неблагоприятным почвенным факторам (избыток ионов Н⁺ и Al³⁺) сортов для использования в селекции на эдафическую устойчивость.

Материалы и методы. Материалом для исследований служили 687 сортов (образцов) овса из коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Лабораторную оценку алюмотолерантности образцов овса проводили на начальных этапах роста и развития с использованием метода учета прироста корешков после стрессорного воздействия алюминия. Математически доказана воспроизводимость использованной модификации метода.

Результаты и обсуждение. Показано значительное варьирование изученного признака между образцами. Определены регионы – источники ценных генов алюмоустойчивости культуры. Среди изученных образцов овса выделены алюмотолерантные сорта. Они могут быть использованы в селекционном процессе на продуктивность и эдафическую устойчивость для создания сортов овса.

1. Aniol A. Aluminium uptake by roots of rye seedlings of differing tolerance to aluminium toxicity. Euphytica. 1996;92:155-162. DOI: 10/1007/BF00022841

2. Aniol A. Metody określania toleranoyinosia zboz na toksyozne dziatanie jonów glinu. Bulletin of Plant Breeding and Acclimatization Institute. 1991;(143):7-11. [in Polish].

3. Aniol A. The aluminum tolerance in wheat. In: V. Ruzgas, E. Lemežis, M. Apanavičienė, A. Basiulis, J. Bilis (eds). Plant Breeding: Theories, Achievements and Problems. Proceedings of the international conference; Kėdainiai, Lithuania; 14–16 July 1997. Kėdainiai: Dotnuva-Akademija; 1997. p.14-22.

4. Aniol A., Gustafson J.P. Chromosome location of genes controlling aluminum tolerance in wheat, rye and triticale. Canadian Journal of Genetics and Cytology. 1984;26(6):701-705. DOI: 10.1139/g84-111

5. Авдонин Н.С. Научные основы применения удобрений. Москва; 1972.

6. Gupta N., Gaurav S.S., Kumar A. Molecular basis of aluminium toxicity in plants: a review. American Journal of Plant Sciences. 2013;4(12):21-37. DOI: 10.4236/ajps.2013.412A3004

7. Косарева И.А. Изучение коллекций сельскохозяйственных культур и диких родичей по признакам устойчивости к токсическим элементам кислых почв. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;170:34-44.

8. Косарева И.А., Блинова Е.В., Лоскутов И.Г. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 934. Овес: Характеристика образцов по устойчивости к алюмотоксичности кислых почв. Санкт-Петербург: ВИР; 2021. DOI: 10.30901/978-5-907145-77-1

9. Косарева И.А., Давыдова Г.В., Семенова Е.В. Диагностика устойчивости растений овса посевного к повышенному содержанию ионов алюминия в почвенном растворе. Сельскохозяйственная биология. 1998;33(5):73-76.

10. Методические указания по определению кислотоустойчивости зерновых культур. Санкт-Петербург: ВИР; 1995.

11. Косарева И.А. Лоскутов И.Г., Мельникова С.В. Алюмоустойчивость сортов овса отечественной селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2013;171:114-116.

12. Косарева И.А., Семенова Е.В. Лабораторный скрининг коллекции пшеницы на алюмотолерантность. Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2005;(5):5-7.

13. Loskutov I.G., Kosareva I.A., Melnikova S.V., Blinova E.V., Bagmet L.V. Genetic diversity in tolerance of wild Avena species to aluminium (Al). Genetic Resources and Crop Evolution. 2017;64(5):955-965. DOI: 10.1007/s10722-016-0417-9

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

15. Nava I.C., Delatorre C.A., de Lima Duarte I.T., Pacheco M.T., Federizzi L.C. Inheritance of aluminum tolerance and its effects on grain yield and grain quality in oats (Avena sativa L.). Euphytica. 2006;148(3):353-358. DOI: 10.1007/s10681-005-9048-5

16. Неттевич Э.Д. Яровая пшеница в Нечерноземной зоне. Москва: Россельхозиздат; 1976.

17. Родионова Н.А., Солдатов В.Н., Мережко В.Е., Ярош Н.П., Кобылянский В.Д. Культурная флора СССР. Т. 2, ч. 3. Овес. Москва: Колос; 1994.

18. Schneider A.B., Nava I.C., Hervé C.B., Islamovic E., Limberger E., Jackson E.W. et al. Chromosome-anchored QTL conferring aluminum tolerance in hexaploid oat. Molecular Breeding. 2015;35(5):121. DOI: 10.1007/s11032-015-0315-4

19. Silva S. Aluminium toxicity targets in plants. Journal of Botany. 2012;2012(11):219462. DOI: 10.1155/2012/219462

20. Wright C.P., Kibite S., Tinker N.A., Molnar S.J. Identification of molecular markers for aluminium tolerance in diploid oat through comparative mapping and QTL analysis. Theoretical and Applied Genetics. 2006;112(2):222-231. DOI: 10.1007/s00122-005-0114-0

21. Zhao X.Q., Shen R.F. Aluminum–nitrogen interactions in the soil–plant system. Frontiers in Plant Science. 2018;9:807. DOI: 10.3389/fpls.2018.00807