Наследование основных элементов продуктивности и параметров адаптивности у диаллельных гибридов яровой мягкой пшеницы

В условиях Кировской области проведено сравнительное изучение 20 гибридных популяций F₂, F₃, F₄, созданных по полной диаллельной схеме, и 5 родительских форм яровой мягкой пшеницы по признакам продуктивности и адаптивности. В контрастные по тепло- и влагообеспеченности 2020–2022 гг. (гидротермический коэффициент 1,07–1,44) у родительских форм и гибридов выявлено доминирующее влияние генотипа на признак «масса 1000 зерен», условий среды – на признаки «число зерен в колосе» и «урожайность». В группе гибридов отмечено возрастание доли взаимодействия «генотип × среда» по всем показателям. Наблюдали переопределение корреляционных связей между признаками в зависимости от влияния лимитирующих факторов, а также ежегодную смену рангов гибридных комбинаций как по средним значениям признаков, так и по проявлению гетерозиса и депрессии. Приведена характеристика исходных сортов и гибридных популяций по параметрам пластичности и стабильности, изучены закономерности наследования адаптивных реакций. Реакция на условия среды по признаку «число зерен в колосе» наследовалась в основном по промежуточному типу, большинство высокопластичных генотипов получены с участием сортов Маргарита и Линия 2, низкопластичных – с участием Саратовская 29. Процентное распределение типа реакции признака «масса 1000 зерен» происходило в сторону увеличения числа высокопластичных комбинаций, по урожайности – соответственно распределению родительских форм. Включение в скрещивания исходной формы Карабалыкская 98 повышало у гибридов коэффициент регрессии признака «масса 1000 зерен», сорта Маргарита – признака «урожайность». Выявлена высокая сходимость среднего уровня признаков, уровня гетерозиса и значений коэффициента пластичности в гибридных популяциях, и относительная независимость показателя «фенотипическая стабильность» (S,%). Пластичность урожайности в значительной степени зависела от пластичности признака «число зерен в колосе», при этом большее влияние оказывали материнские компоненты. В результате исследований выделены лучшие комбинации, из которых предпочтительнее вести отборы на основные элементы продуктивности и параметры адаптивности при селекции яровой мягкой пшеницы.

1. Tshikunde N. M., Mashilo J., Shimelis H., Odindo A. Agronomic and physiological traits, and associated quantitative trait loci (QTL) affecting yield response in wheat (Triticum aestivum L.): A review. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1428. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01428

2. Новохатин В. В., Шеломенцева Т. В., Драгавцев В. А. Новый комплексный подход к изучению динамики повышения адаптивности и гомеостатичности у сортов мягкой яровой пшеницы (на примере длительной истории селекции в Северном Зауралье). Сельскохозяйственная биология. 2022;57(1):81–97. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.1.81rus EDN: DAYGED

3. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Теория и практика. М.: Изд-во Агрорус, 2008. Т. I. 816 с.

4. Прянишников А. И. Научные основы адаптивной селекции в Поволжье. М.: РАН, 2018. 96 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35335295 EDN:UVHAAQ

5. Рыбась И. А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур. Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):617–626. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.617rus EDN: WZJQEN

6. Кильчевский А. В., Хотылева Л. В. Экологическая селекция растений. Минск: Тэхналогiя, 1997. 372 с.

7. Nikotra A. B., Atkin O. K., Bonser S. P., Davidson A. M., Finnegan E. J., Mathesius U., Poot P., Purugganan M. D., Richards C. L., Valladares F., Van Kleunen M. Plant phenotypic plasticity in a changing climate. Trends in Plant Science. 2010;15(12):684–692. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2010.09.008

8. Laitinen R. A. E., Nikoloski Z., Genetic basis of plasticity in plants. Journal of Experimental Botany. 2019;70(3):739–745. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/ery404

9. Моргунов А. И., Наумов А. А. Селекция зерновых культур на стабилизации урожайности. М.: ВНИИТЭИагропром, 1987. 60 с.

10. Steinger T., Roy B.A., Stanton M. L. Evolution in stressful environments II: adaptive value and costs of plasticity in response to low light in Sinapis arvensis. Journal of Evolutionary Biology. 2003;16(2):313–323. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1420-9101.2003.00518.x

11. Andreou G. M, Messer M., Tong H., Nikoloski Z., Laitinen R. A. E. Heritability of temperature-mediated flower size plasticity in Arabidopsis thaliana. Quantitative Plant Biology. 2023;4:e4. DOI: https://dx.doi.org/10.1017/qpb.2023.3

12. Новохатин В. В. Обоснование генетического потенциала у интенсивных сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Сельскохозяйственная биология. 2016;51(5):627–635. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.627rus EDN: WZJQEX

13. Kusmec A., Srinivasan S., Nettleton D., Schnable P. S. Distinct genetic architectures for phenotype means and plasticities in Zea mays. Nature Plants. 2017;3:715–723. DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-017-0007-7

14. Чернова В. Л., Скрипка О. В., Подгорный С. В., Самофалов А. П., Громова С. Н. Сравнительная оценка урожайности, массы 1000 и натурной массы зерна сортов озимой мягкой пшеницы по параметрам экологической пластичности и стабильности. Аграрная наука. 2022;(6):76–79. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-360-6-76-79 EDN: SXXERF

15. Тулякова М. В., Баталова Г. А., Салтыков С. С., Пермякова С. В. Урожайность и адаптивная способность образцов овса пленчатого в условиях Кировской области. Таврический вестник аграрной науки. 2023;(1(33)):125–134. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.7898532 EDN: IHSVJI

16. Zhai Yi., Lv Y., Li X., Wu W., Bo W., Shen D., Xu F., Pang X., Zheng B., Wu R. A synthetic framework for modeling the genetic basis of phenotypic plasticity and its costs. New Phytologist. 2014;201(1):357–365. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.12458

17. Bustos-Korts D., Hasan A. K., Reynolds M., Calderini D. Combining high grain number and weight through a DH-population to improve grain yield potential of wheat in high-yielding environments. Field Crops Research. 2013;145:106–115. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fcr.2013.01.015

18. Неттевич Э. Д., Сергеев А. В., Лызлов Е. В. Селекция яровой пшеницы, ячменя и овса (в Нечерноземной зоне). М.: Россельхозиздат, 1970. 192 с.

19. Хотылева Л. В., Кильчевский А. В., Шапуренко М. Н. Теоретические аспекты гетерозиса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(4):482–492. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ16.174 EDN: WMUFWX