РЕЗЮМЕ. Приведены результаты создания нового исходного материала озимой мягкой пшеницы с использованием межвидовых скрещиваний для селекции на повышенное содержание белка. Исследовано 35 первичных (2–4 скрещивания с современными сортами) и 20 усовершенствованных (5 и более скрещиваний с современными сортами) интрогрессивных линий озимой пшеницы, и выделено девять генотипов, характеризующихся повышенным относительным содержанием белка, а также группы линий, сочетающие относительно высокие показатели массы тысячи зерен или содержания белка с устойчивостью к листовой или стеблевой ржавчине и чужеродным опушением колоса. Выявлено возможное влияние группирования линий по количеству скрещиваний с современными сортами на урожайность, содержание белка и седиментацию, а комбинации скрещивания, в частности источников чужеродных признаков, на содержание белка и массу тысячи зерен. Показано, что повышение содержания белка в зерне, наблюдающееся при отдаленных скрещиваниях, не всегда связано с улучшением качества муки. Отмечена низкая частота сочетания у улучшенных линий показателей высокой белковости, крупнозерности с высокой урожайностью и качеством зерна. Установлено отсутствие корреляции большинства исследованных признаков с показателями содержания белка, и слабая позитивная корреляция (r = 0,28*…0,30*) массы тысячи зерен с обоими показателями качества – седиментацией и содержанием белка. Урожайность линий отрицательно коррелировала с содержанием белка (r = –0,43*) только в одном варианте опыта. Выделены линии B241_09, Е2792_14, Е1598_12 и Од.267b, имеющие относительно высокое содержание белка и совмещающие умеренную устойчивость к отдельным болезням с относительно высокими показателями урожайности и седиментации. Выделенные линии характеризуются нестабильностью по урожайности и другим признакам в разных условиях и требуют улучшения относительно стабильности этих показателей. Созданные на базе Одесской 267 почти изогенные по устойчивости к листовой ржавчине линии (Е2363_14, Е2368_14 і Е2369_14), на низком агрофоне превысили по урожайности, содержанию белка и массе тысячи зерен рекуррентный сорт Одесскую 267. Путем межвидовой гибридизации и дальнейших сложных ступенчатых скрещиваний с элементами рекуррентной селекции не удалось объединить в одном генотипе высокую продуктивность в оптимальных условиях с толерантностью к жестким условиям засухи.
Наведені результати створення нового вихідного матеріалу пшениці м’якої озимої з підвищеним вмістом білка при міжвидових схрещуваннях. Досліджено 35 первинних (2–4 схрещування з сучасними сортами) та 20 удосконалених (5 і більше схрещувань з сучасними сортами) інтрогресивних ліній пшениці м’якої озимої та виділено дев’ять генотипів, що характеризуються підвищеним відносним вмістом білка, а також групи ліній, що поєднували відносно високі показники маси тисячі зерен (МТЗ) або вмісту білка зі стійкістю до листкової або стеблової іржі та чужинним опушенням колоса. Виявлено вірогідний вплив групування ліній за кількістю схрещувань з сучасними сортами на урожайність, збір білка та седиментацію, а комбінації схрещування, зокрема джерела чужинних ознак, на вміст білка і МТЗ. Показано, що підвищення вмісту білка в зерні, яке супроводжує віддалені схрещування, не завжди пов’язане з покращенням якості борошна. Відмічено низьку частоту об’єднання у покращених ліній показників високої білковості, крупнозерності з високою врожайністю та якістю зерна. Установлена відсутність кореляції більшості досліджених ознак зі значеннями вмісту білка, та слабка позитивна кореляція (r = 0,28*…0,30*) МТЗ з обома показниками якості – седиментацією і вмістом білка. Урожайність ліній негативно корелювала з вмістом білка (r = –0,43*) лише в одному варіанті досліду. Виділені лінії B241_09, Е2792_14, Е1598_12 та Од.267b, які мали відносно вищий вміст білка і поєднують помірну стійкість до окремих хвороб з відносно високими показниками врожайності та седиментації. Виділені лінії характеризуються нестабільністю за урожайністю та іншими ознаками в різних умовах і потребують поліпшення стосовно стабільності цих показників. Створені на базі Одеської 267 майже ізогенні за стійкістю до листкової іржі лінії (Е2363_14, Е2368_14 і Е2369_14) на низькому агрофоні перевершили за урожайністю, вмістом білка та МТЗ рекурентний сорт Одеську 267. Шляхом міжвидової гібридизації і подальших складних ступінчастих схрещувань з елементами рекурентної селекції не вдалося поєднати в одному генотипі високу продуктивність в оптимальних умовах з толерантністю до жорстких умов посухи.
Ключові слова: Triticum aestivum L., віддалена гібридизація, транслокація, інтрогресивні лінії, вміст білка, якість, продуктивність
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. Balyan, H.S., Gupta, P.K., Kumar, S., Dhariwal, R., Jaiswal, V., Tyagi, S., Agarwal, P., Gahlaut, V., and Kumari, S., Genetic improvement of grain protein content and other health-related constituents of wheat grain, Plant Breed, 2013, vol. 132, pp. 446–457. https://doi.org/10.1111/pbr.12047
2. Zilić, S., Barać, M., Pešić, M., Dodig, D., and Ignjatović-icić, D., Characterization of protein from grain of different bread and durum genotypes, Int. J. Mol. Sci., 2011, vol. 12, no. 9, pp. 5878–5894. https://doi.org/10.3390/ijms12095878
3. Wenefrida, I., Utomo, H.S., and Linscombe, S.D., Mutational breeding and genetic engineering in the development of high grain protein content, J. Agric. Food Chem., 2013, vol. 61, no. 48, pp. 11702–11710. https://doi.org/10.1021/jf4016812
4. Michel, S., Kummer, C., Gallee, M., Hellinger, J., Ametz, C., Akgol, B., Epure, D., Güngör, H., Löschenberger, F., and Buerstmayr, H., Improving the baking quality of bread wheat by genomic selection in early generations, Theor. Appl. Genet., 2018, vol. 131, no. 2, pp. 477–493. https://doi.org/10.1007/s00122-017-2998-x
5. Laidig, F., Piepho, H.P., Rentel, D., Drobek, T., Meyer, U., and Huesken, A., Breeding progress, environmental variation and correlation of winter wheat yield and quality traits in German official variety trials and on-farm during 1983–2014, Theor. Appl. Genet., 2017, vol. 130, no. 1, pp. 223–245. https://doi.org/10.1007/s00122-016-2810-3
6. Garg, M., Mikiko, Y., Hiroyuki, T., and Hisashi, T., Introgression of useful genes from Thinopyrum intermedium to wheat for improvement of breadmaking quality, Plant Breed., 2014, vol. 3, no. 133, pp. 327–334. https://doi.org/10.1111/pbr.12167
7. Kumar, A., Garg, M., Kaur, N., Chunduri, V., Sharma, S., Misser, S., Kumar, A., Tsujimoto, H., Dou, Q.W., and Gupta, R.K., Rapid development and characterization of chromosome specific translocation line of Thinopyrum elongatum with improved dough strength, Front. Plant Sci., 2017, no. 8, p. 1593. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01593
8. Elbasyoni, I.S., Morsy, S.M., Ramamurthy, R.K., and Nassar, A.M., Identification of genomic regions contributing to protein accumulation in wheat under well-watered and water deficit growth conditions plants, Plants, 2018, vol. 7, no. 56, pp. 1–15. https://doi.org/10.3390/plants7030056
9. Padmanaban, S., Zhang, P., Hare, R.A., Sutherland, M.W., and Martin, A., Pentaploid wheat hybrids: applications, characterisation and challenges, Front. Plant Sci., 2017, vol. 8, pp. 1–11. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00358
10. Tabbita, F., Lewis, S., Vouilloz, J.P., Ortega, M.A., Kade, M., Abbate, P.E., and Barneix, A.J., Effects of the Gpc-B1 locus on high grain protein content introgressed into Argentinean wheat germplasm, Plant Breed., 2013, vol. 132, no. 1, pp. 48–52. https://doi.org/10.1111/pbr.12011
11. Motsnyi, I.I., Nargan, T.P., Liphenko, S.F., and Erinyak, M.I., Attraction of introgression lines for bread winter wheat, Bull. Khar. Agr. Nat. Univ., Ser. Biol., 2014, vol. 31, no. 1, pp. 79–90.
12. Mujeeb-Kazi, A., GulKazi A., Dundas I., Rasheed F., Ogbonnaya F., Kishii M., Bonnett D., Wang R. R.-C., Xu S., Chen P., Mahmood T., Bux H., Farrakh S. Chapter four-genetic diversity for wheat improvement as a conduit to food security, Adv. Agron., 2013, vol. 122, pp. 179–257. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-417187-9.00004-815
13. McIntosh, R.A., Dubcovsky, J., Rogers, W.J., Morris, C., Appels, R., and Xia, X.C., Catalogue of gene symbols for wheat: 2013–2014, Supplement 2014. Retrieved from http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/ macgene/supplement2013.pdf.
14. Jolánkai, M., Kassai, K.M., Tarnawa, A., Posa, B., and Birkas, M., Impact of precipitation and temperature on the grain and protein yield of wheat (Triticum aestivum L.) varieties, Quart. J. Hung. Meteorol. Serv., 2018, vol. 122, no. 1, pp. 31–40. https://doi.org/10.28974/idojaras.2018.1.3
15. Mohan, D. and Gupta, R.K., Relevance of physiological efficiency in wheat grain quality and the prospects of improvement, Physiol. Mol. Biol. Plants, 2015, vol. 21, no. 4, pp. 591–596. https://doi.org/10.1007/s12298-015-0329-8
16. Moskalets, T.N., Moskalets, V.V., Didenko, S.Y., Moskalets, V.I., and Bunyak, N.M., Results of breeding of wheat bread winter to improve ecological-adaptive properties and quality of the grain, Bull. Uman NUH, 2015, no. 1, pp. 58–63. https://doi.org/10.15421/2016.100
17. Mitrofanova, O.P. and Khakimova, A.G., New genetic resources in wheat breeding for increased grain protein content, Russ. J. Genet. Appl. Res., 2017, vol. 7, no. 4, pp. 477–487.
18. Diordiieva, I., Riabovol, L., Riabovol, I., Serzhyk, O., Novak, A., and Kotsiuba, S., The characteristics of wheat collection samples created by Triticum aestivum L./ Triticum spelta L. hybridisation, Agronomy Res., 2018, vol. 16, pp. 30–41. https://doi.org/10.15159/AR.18.181
19. Alvarez, J.B. and Guzmán, C., Interspecific and intergeneric hybridization as a source of variation for wheat grain quality improvement, Theor. Appl. Genet., 2017, vol. 131, no. 2, pp. 225–251., https://doi.org/10.1007/s00122-017-3042-x
20. Litvinenko, N.A. and Topal, N.N., The effects of whea–trye translocations 1AL/1RS and 1AL/1RS on grain quality of bread winter wheat varieties, Science-Rise, 2015, vol. 3, no.1 (8), pp. 82–87.
21. Mutwali, N.I., Mustafa, A.I., Gorafi, Y.S., and Mohamed, I.A., Effect of environment and genotypes on the physicochemical quality of the grains of newly developed wheat inbred lines, Food Sci. Nutr., 2015, vol. 4, no. 4, pp. 508–520. https://doi.org/10.1002/fsn3.313
22. Abdipour, M., Ebrahimi, M., Izadi-Darbandi, A., Mastrangelo, A.M., Najafian, G., Arshd, Y., and Mirniyam, G., Association between grain size and shape and quality traits, and path analysis of thousand grain weight in Iranian bread wheat landraces from different geographic regions, Not. Bot. Horti Agrobo, 2016, vol. 44, no. 1, pp. 228–236. https://doi.org/10.15835/nbha44110256
23. Mladenov, V., Banjac, B., Krishna, A., and Milosevic, M., Relation of grain protein content and some agronomic traits in European cultivars of winter wheat, Cereal Res. Commun., 2012, vol. 40, no. 4, pp. 532–541. https://doi.org/10.1556/CRC.40.2012.0004