Адаптивность, пластичность и стабильность урожайности голозерного ячменя

Актуальность. Голозерные формы ячменя представляют практический интерес не только с селекционной точки зрения, но и с производственной. Их зерно характеризуется большей питательной ценностью в сравнении с пленчатыми и меньшей экономической затратностью при послеуборочной обработке. При комплексном изучении исходного материала по важным хозяйственно ценным признакам особая роль отводится анализу не только адаптивности растений, но и их стабильной урожайности.

Материалы и методы. Объектом исследования послужили 60 образцов голозерного ячменя, относящиеся к 15 внутривидовым разновидностям. Изучение проведено в 2020–2022 гг. в полевых условиях Московской области в соответствии с методическими указаниями ВИР и методикой полевого опыта в изложении Б. А. Доспехова. Для оценки адаптивности и стабильности изучаемых генотипов применялись различные статистические методы: КА, ИС, b_i, S²dᵢ, θ_i, θ_(i), W_i², σ_i², CV, S⁽¹⁾, S⁽²⁾, S⁽³⁾, S⁽⁶⁾, NP^(1-4), KR.

Результаты и заключение. Среди многорядных образцов относительно высокую урожайность продемонстрировали Местный (к-17948), (к-18071), N167 (к-11070), ‘Омский Голозерный 2’ (2539*) (245,0–308,8 г/м²), среди двурядных образцов – Линия-1289 (к-29336), Ц-99-2837 (к-30796), ‘Омский Голозерный 1’ (2538*) (177,9–269,5 г/м²). Наиболее тесная связь урожайности отмечена с массой зерна с колоса (r = 0,64) и массой зерна с растения (r = 0,58). Достоверная корреляция выявлена между массой 1000 зерен и продуктивной кустистостью (r = 0,67), а также между массой зерна с колоса и массой зерна с растения (r = 0,70). Высокоурожайные образцы голозерного ячменя не отличались высокой стабильностью по годам. Сильная корреляция урожайности отмечена с КА, ИС, и b_i ; (r = 0,85–0,93), что позволяет их использовать для отбора генотипов с более равномерным сочетанием урожайности и стабильности. Относительно высокой урожайностью и стабильностью обладали образцы Местный (к-17948) и N167 (к-11070), а также двурядный сорт ‘Омский Голозерный 1’ (2538*).

1. Аниськов Н.И., Гарис Д.В. Характер наследования и системы генетического контроля продуктивной кустистости в диаллельных скрещиваниях голозерных и пленчатых разновидностей ячменя. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2008;2(40):26-30.

2. Bai Y.X., Yao X.H., Yao Y.H., Wu K.L. Difference of traits relating to lodging resistance in hulless barley genotypes. Scientia Agricultura Sinica. 2019;52(2):228-238. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.02.004

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд. Москва: Альянс; 2011.

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

5. Росстат: [сайт]. URL: https://rosstat.gov.ru/ [дата обращения: 29.06.2024].

6. Finlay K.W., Wilkinson G.N. The analysis of adaptation in a plant-breeding programme. Australian Journal of Agricultural Research. 1963;14:742-754. DOI: 10.1071/AR9630742

7. Francis T.R., Kannenberg L.W. Yield stability studies in short-season maize: I. A descriptive method for grouping genotypes. Canadian Journal of Plant Science. 1978;58(4):1029-1034. DOI: 10.4141/cjps78-157

8. Geng L., Li M., Zhang G., Ye L. Barley: a potential cereal for producing healthy and functional foods. Food Quality and Safety. 2022;6:fyac012. DOI: 10.1093/fqsafe/fyac012

9. Hühn M. Nonparametric measures of phenotypic stability. Part 1: Theory. Euphytica. 1990;47:189-194. DOI: 10.1007/BF00024241

10. Kang M.S. A rank-sum method for selecting high-yielding, stable corn genotypes. Cereal Research Communication. 1988;16(1/2):113-115.

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

12. Lukina K.A., Kovaleva O.N., Loskutov I.G. Naked barley: taxonomy, breeding, and prospects of utilization. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(6):524-536. DOI: 10.18699/VJGB-22-64

13. Lyu Y., Ma S., Liu J., Wang X. A systematic review of highland barley: Ingredients, health functions and applications. Grain and Oil Science and Technology. 2022;5(1):35-43. DOI: 10.1016/j.gaost.2021.12.002

14. Nassar R., Hühn M. Studies on estimation of phenotypic stability: tests of significance for nonparametric measures of phenotypic stability. Biometrics. 1987;43(1):45-53. DOI: 10.2307/2531947

15. Plaisted R.L. A shorter method for evaluating the ability of selections to yield consistently over locations. American Potato Journal. 1960;37:166-172. DOI: 10.1007/BF02855271

16. Plaisted R.I., Peterson L.C. A technique for evaluating the ability of selection to yield consistently in different locations or seasons. American Potato Journal. 1959;36:381-385. DOI: 10.1007/BF02852735

17. Pour-Aboughadareh A., Yousefian M., Moradkhani H., Poczai P., Siddique K.H.M. STABILITYSOFT: A new online program to calculate parametric and non-parametric stability statistics for crop traits. Applications in Plant Sciences. 2019;7(1):e01211. DOI: 10.1002/aps3.1211

18. Pourkheirandish M., Komatsuda T. The importance of barley genetics and domestication in a global perspective, Annals of Botany. 2007;100(5):999-1008. DOI: 10.1093/aob/mcm139

19. Raj R., Shams R., Pandey V.K., Dash K.K., Singh P., Bashir O. Barley phytochemicals and health promoting benefits: A comprehensive review. Journal of Agriculture and Food Research. 2023;14:100677. DOI: 10.1016/j.jafr.2023.100677

20. Salamini F., Özkan H., Brandolini A., Schäfer-Pregl R., Martin W. Genetics and geography of wild cereal domestication in the near east. Nature Reviews. Genetics. 2002;3(6):429-441. DOI: 10.1038/nrg817

21. Селянинов Г.Т. К методике сельскохозяйственной климатографии. Труды по сельскохозяйственной метеорологии. 1930;2(22):45-91.

22. Shukla G.K. Some statistical aspects of partitioning genotype–environmental components of variability. Heredity. 1972;29(2):237-245. DOI: 10.1038/hdy.1972.87

23. Сидоренко В.С., Наумкин Д.В., Костромичева В.А., Старикова Ж.В., Ухова Ф.В. Перспективы селекции голозерного ячменя и овса в Центральной России. Зернобобовые и крупяные культуры. 2016;1(17):78-83.

24. Singh J., Kumar S., Gangwar O.P., Kumar D., Kumar L., Lal C. et al. Genetic evaluation of hulless barley (Hordeum vulgare) genotypes for morpho-physiological traits and stripe rust resistance. The Indian Journal of Agricultural Sciences. 2024;94(2):129-134. DOI: 10.56093/ijas.v94i2.111208

25. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2023.

26. Сурин Н.А., Ковригина Л.Н. Характеристика различных форм ячменя в связи с устойчивостью к полеганию. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010;5(209):25-32.

27. Thennarasu K. On certain non-parametric procedures for studying genotype – environment interactions and yield stability [dissertation]. New Delhi: IARI; 1995.

28. Thomason W.E., Brooks W.S., Griffey C.A., Vaughn M.E. Hulless barley seeding rate effects on grain yield and yield components. Crop Science. 2009;49(1):342-346. DOI: 10.2135/cropsci2008.03.0174

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

30. Verstegen H., Köneke O., Korzun V., von Broock R. The world importance of barley and challenges to further improvements. In: J. Kumlehn, N. Stein (eds). Biotechnology in Agriculture and Forestry. Vol. 69. Biotechnological Approaches to Barley Improvement. Berlin; Heidelberg: Springer; 2014. p.3-19. DOI: 10.1007/978-3-662-44406-1_1

31. Watt C., Zhou G., Angessa T.T., Moody D., Li C. A novel polymorphism in the 5′ UTR of HvDEP1 is associated with grain length and 1000-grain weight in barley (Hordeum vulgare). Crop and Pasture Science. 2020;71(8):752-759. DOI: 10.1071/CP20169

32. Wricke G. Über eine Methode zur Erfassung der ökologischen Streubreite in Feldversuchen. Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. 1962;47:92-96. [in German]

33. Zang Y., Gong Q., Xu Y., Liu H., Bai H., Li N. et al. Production of conjoined transgenic and edited barley and wheat plants for nud genes using the CRISPR/SpCas9 system. Frontiers in Genetics. 2022;13:873850. DOI: 10.3389/fgene.2022.873850

34. Зайцева И.Ю., Щенникова И.Н. Сопряженность морфологических признаков с устойчивостью к полеганию ярового ячменя в условиях Волго-Вятского региона. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):32-40. DOI: 10.30901/22278834-2020-3-32-40

35. Zeng X., Bai L., Wei Z., Yuan H., Wang Y., Xu Q. et al. Transcriptome analysis revealed the drought-responsive genes in Tibetan hulless barley. BMC Genomics. 2016;17:386. DOI: 10.1186/s12864-016-2685-3

36. Железнов А.В., Кукоева Т.В., Железнова Н.Б. Ячмень голозерный: происхождение, распространение и перспективы использования. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(2):286-297.

37. 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.

38. Zhou Y., Zhou G., Broughton S., Westcott S., Zhang X, Xu Y. et al. Towards the identification of a gene for prostrate tillers in barley (Hordeum vulgare L.). PLoS One. 2018;13(2): e0192263. DOI: 10.1371/journal.pone.0192263