Селекционно-генетические аспекты создания продуктивных форм мягкой яровой пшеницы с высокой скоростью развития

Актуальность. Селекция пшеницы в России, помимо формирования сортов с высокой адаптивностью, пластичностью и качеством, должна быть направлена также на создание более скороспелых сортов с оптимальной продолжительностью вегетационного периода, отражающего территориальные особенности окружающей среды. Важным является преодоление отрицательной корреляции между скороспелостью и продуктивностью. Целью работы был анализ особенностей генетических и физиологических механизмов скороспелости яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и возможности создания рекомбинантов с высокой скоростью развития и продуктивностью.

Материалы и методы. Объектом исследований служили ультраскороспелые образцы яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.): Рико (к-65588), Фотон (к-55696), линии Фори (к-65589 ... к-65596), выделенные нами среди гибридов F4 Рико х Фотон, линии Рифор, отобранные среди гибридов F6-7 Рико х Forlani Roberto. Генетика скорости развития исследована с использованием гибридологического анализа и почти изогенных линии Triple Dirk. Фотопериодическая чувствительность определена в условиях 18-часового естественного и 12-часового короткого дня. Яровизация проведена в течение 30 дней при 3°С.

Результаты и выводы. Ультраскороспелые образцы яровой мягкой пшеницы: Рико, Фотон, линии Фори и линии Рифор 1, Рифор 6, Рифор 7 имеют самый короткий вегетационный период по сравнению с образцами коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Образцы также слабо чувствительны к фотопериоду и не реагируют на яровизацию. В различных экологических условиях не зафиксирована смена ранга исследованных ультраскороспелых форм по отношению к стандартным сортам пшеницы. Скорость развития ультраскороспелых образцов Рико, Фотон, Фори детерминирована, помимо гена Eps, также генами Vrn- A1, Vrn- B1, Vrn- D1, Ppd- D1 и Ppd- B1. Возможно, ген Eps, определяющий ультраскороспелость per se, является блоком полигенов (модификаторов) с малым эффектом. Во всех F2 исследованных 9 комбинациях скрещивания не было отмечено трансгрессий по скороспелости за пределы варьирования Рико. В Челябинском НИИСХ с использованием Фори 7 создан перспективный сорт 'Эритроспермум 25513', который в настоящее время проходит конкурсное сортоиспытание. Растения 'Forlani Roberto' очень позднеспелые, реагируют на яровизацию, фотопериод и в благоприятных условиях имеют продуктивный колос с 5-6 зерновками в колоске. Яровой тип развития 'Forlani Roberto' детерминирован доминантным геном Vrn- B1. Многозерность колоска продуктивных гибридов Рифор определяется двумя или тремя генами, и их экспрессия зависит от внешней среды. Выделены ультраскороспелые линии Рифор, у которых число зерен в колосе в полтора-два раза выше, чем у исходного образца Рико, однако по массе зерна с колоса несколько уступают стандартным сортам пшеницы. Урожай с 1 м2 линий Рифор 1, Рифор 8, Рифор 6 и Рифор 7 достигает 81, 82, 84, 94% соответственно от урожая стандартного сорта 'Ленинградская 97'. Следовательно, показана возможность создания рекомбинантов пшеницы, сочетающих ультраскороспелость и высокую продуктивность колоса.

1. Chortee Tan, Liuling Yan. Duplicated, deleted and translocated VRN2 genes in hexaploid wheat // Euphytica, 2015, vol. 208, pp. 277-284. DOI 10.1007/s10681-015-1589-7.

2. Гончаров Н. П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Новосибирск : Сибирское университетское издательство, 2002. 251 с.

3. Goncharov N. P Genetics of growth habit (spring vs. winter) in common wheat: confirmation of the existence of dominant gene Vrn4 // Theor. Appl. Genet., 2003, vol. 107, pp. 768-772.

4. Kamran A., Iqbal M., NavabiA., Randhawa H., Pozniak C., Spaner D. Earliness per se QTLs and their interaction with the photoperiod insensitive allele Ppd-D1a in the Cutler 3 AC Barrie spring wheat population // Theor Appl. Genet., 2013, vol. 126, pp. 1965-1976. DOI 10.1007/s00122-013-2110-0.

5. Kamran A., Iqbal M., Spaner D. Flowering time in wheat (Triticum aestivum L.): a key factor for global adaptability // Euphytica, 2014, vol. 197 pp. 1-26. DOI 10.1007/s10681-014-1075-7.

6. Кошкин В. А. Методические подходы в диагностике фотопериодической чувствительности и скороспелости растений // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012. Т. 170. С. 118-129.

7. Костюченко И. А., Зарубайло Т. Я. Естественная яровизация зерна на растении в период созревания // Селекция и семеноводство. 1935. № 3 (11). С. 39-42.

8. Ling-zhi Meng, Hong-wei Liu, Li Yang, Chun-yan Mai, Li-qiang Yu, Hong-jie Li, Hong-jun Zhang, Yang Zhou. Effects of the Vrn-D1b allele associated with facultative regrowth habit on agronomic traits in common wheat // Euphytica. 2016, no. 211, pp. 113-122. DOI 10.1007/s10681-016-1747-6.

9. Markus Herndl, White Jeffrey W., Hunt L.A., GraeffSimone, Claupein Wilhelm. The impact of vernalization requirement, photoperiod sensitivity and earliness per se on grain protein content of bread wheat (Triticum aestivum L.) // Euphytica, 2008, vol. 163, pp. 309-320. DOI 10.1007/s10681-008-9671-z.

10. Новохатин В. В. Обоснование генетического потенциала у интенсивных сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51, № 5. С. 627-635. DOI 10.15389.

11. Ригин Б. В. Яровой тип развития мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.): фенологический и генетический аспекты // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012. Т. 170. С. 17-33.

12. Ригин Б. В., Пыженкова З. С. Гены, контролирующие реакцию на яровизацию и скороспелость per se ультраскороспелых форм яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012. Т. 168. С. 39-49.

13. Snape J. W., Butterworth K., Whitechurch E., Worland A. J. Waiting for fine times: genetics of flowering time in wheat // Euphytica, 2001, vol. 119, iss. 1, pp. 185-90.

14. Sun Dongfa, Fang Jingye, Sun Genlou. Inheritance of genes controlling supernumerary spikelet in wheat line 51885 // Euphytica, 2009, vol. 167, pp. 173-179. DOI 10.1007/s10681-008-9854-7.

15. Вражнов В. А., Кошкин В. А., Ригин Б. В., Потокина Е. К., Алексеева Е. А., Матвиенко И. И., Тюнин В. А., Шрейдер Е. Р., Пыженкова З. С. Экологическое испытание ультраскороспелых форм мягкой пшеницы в условиях разного фотопериода // Доклады РАСХН. 2012. № 2. С. 3-8.

16. Yoshida T., Nishida H., Akashi Y., Kato K., Zhu J., Nitcher R., Distefeld A., Dubcovsky J. Vrn-D4 is a vernalization gene located on the centromeric region of chromosome 5D in hexaploid wheat // Theor. Appl. Genet., 2010, vol. 120, iss. 3, pp 543-552. DOI 10.1007/s00122-009-1174-3.

17. Зайцев Г. Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М. : Наука, 1984. 424 с.

18. Зуев Е. В., Брыкова А. Н., Никонов В. И., Захаров В. Г., Терехин М. В., Потокина С. А., Иванова В. С., Россеева Л. П., Зырянова А. Ф., Сюков В. В., Ботоев Б. Б., Лихенко И. Е., Моисеенко Л. М. Результаты изучения коллекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость в селекцентрах России // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2009. Т. 166. С. 101-106.