Засухоустойчивость диких, культурных и интрогрессивных форм озимой пшеницы
Ключевые слова:
пшеница, интрогрессивные формы, дикие виды, засухоустойчивость, вегетативная биомасса, корневая система, хлорофилл, пролин, продуктивность.Аннотация
В статье приводятся результаты полевых и лабораторных исследований по скринингу диких, культурных и интрогрессивных форм озимой пшеницы на засухоустойчивость. Интрогрессивных форм были получены путем межвидовой гибридизации сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) казахстанской селекции с дикими видами Triticum timopheevii, Triticum militinae, Aegilops cylindrical, Aegilops triaristata. В качестве критериев засухоустойчивости испытывали некоторые морфо-физиологические, физиолого-биохимические и селекционно-генетические показатели. Установлено, что по накоплению вегетативной массы в разные фазы роста пшеницы лидировали Эритроспермум 350 х T.kiharae, Прогресс х T.timopheevii. По содержанию свободного пролина в листьях определены перспективные в селекции на засухоустойчивость генотипы: Эритроспермум 350 х T.kiharae, (Безостая1 x T.militinae) x T.militinae (интрогрессивные формы); T.kiharae, Ae.cylinrica (дикие формы); Эритроспермум 350, Стекловидная 24 (сорта). Определена структура корневой системы для диких, культурных и интрогрессивных форм, выявлены перспективные образцы на различных стадиях развития проростков. Выделены источники засухоустойчивости на фоне продуктивности. Наиболее четкие результаты сопряженности с засухоустойчивостью установлены по показателю «масса 1000 зерен», определены 6 интрогрессивных форм, превышающих сорт - стандарт.
Библиографические ссылки
1. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. – М.: Мир, 1977. – 398с.
2. Удовенко Г.В. Физиологические механизмы адаптации растений к различным экстремальным условиям // Труды ВНИИ растениеводства по прикладной ботанике, генетике, селекции. – 1979. – Т.64. – №3. – С. 5–22.
3. Fischer R.A. Wheat Physiology: A review of recent developments // Crop and Pasture Science. – 2011. – V.62. – N 2. – P. 95–114.
4. Гродзинский Д.М. Надежность растительных систем. – Киев: Наукова Думка, 1983.
– 368 с.
5. Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические аспекты): теория и практика. – М.: Агрорус, 2008. – Т.1. – 814 с.
6. Чикалова В.А., Даскалюк А.П. Ростовая реакция корней на действие теплового шока как показатель теплоустойчивости гексаплоидной пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. – 2013. – Т. 45. – № 1. – С. 70–76.
7. Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A., Yudin P.K. Changes in the Chlorophyll and Carotenoid Contents in the Leaves of Steppe Plants along a Latitudinal Gradient in South Ural // Russian Journal of Plant Physiology. – 2013. – V.60. – № 6. – P. 812–820.
8. Varga B., Janda T., Laszlo E.,Veisz O. Influence of abiotic stresses on the antioxidant activity system of cereals // Acta Physiologiae Plantarum. – 2007. – V.29. – №.1. – P. 105–129.
9. Hove R.M., Bhave M. Cereals and abiotic stresses: Roles of aquaporins and potential in wheat improvement // Wheat: Genetics, Crops and Food Production. – 2011. – P. 121–151.
10. Kozhahmetov K.K., Abugalieva A.I. Using gene fund of wild relatives for common wheat improvement // International Journal of Biology and Chemistry. – 2014. – №2. – P. 41–43.
11. Yasir Serag Alnor Mohammed, Izzat Sidahmed Ali Tahir, Nasrein Mohamed Kamal, Amin Elsadig Eltayeb, Abdelbagi Mukhtar Ali3, and Hisashi Tsujimoto Impact of wheat-Leymus racemosus added chromosomes on wheat adaptation and tolerance to heat stress // Breeding Science. – 2014. – V.63. – P. 450–460. – DOI:10.1270/jsbbs.63.450.
12. Caiyun Liu A, Zhiyuan Yang A, Xiaojie Chen A, Hisashi Tsujimoto C, and Yin-Gang Hu A Phenotypic effects of additional chromosomes on agronomic and photosynthetic traits of common wheat in the background of Chinese Spring // Crop & Pasture Science. – 2015. – V.66 (Issue1). – P. 32–41. – DOI: 10.1071/CP14024.
13. Третьяков Н.Н. Определение засухоустойчивости растений путем проращивания семян на растворах сахарозы / Практикум по физиологии растений. – М.: Колос, 1982.
– С. 235-236.
14. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant and Soil – 1973. – V.39. – P. 205–207.
15. Verhulst N., Govaerts B. The normalized difference vegetation index (NDVI) GreenSeeker TM handheld sensor: Toward the integrated evaluation of crop management. Part A: Concepts and case studies. – Mexico: CIMMYT, 2010. – P. 37–39.
16. Панфилова О.Ф., Пильщикова Н.В., Фаттахова Н.Н. Практикум по физиологии растений. – М.: РГАУ-МСХА им. Тимирязева, 2012. – С. 29–30.
17. Tazhibayeva T., Abugalieva A., Morgunov A., Kozhakhmetov K. Introgressive forms - approach for biotechnology advance of winter wheat on environmental adaptability // 16 th International Scientific Earth & Geoscience Conference SGEM 2016.- June-07 July, 2016, Albena. – Bulgaria. – Conference Proceedings. – Book 6. – V.1. -P.607 – 614. – DOI: 10.5593/SGEM2016/B61/S25.080.
18. Ткачев В.И., Гуляев Б.И. Реакция растений разных сортов озимой пшеницы на кратковременную почвенную засуху //Физиология и биохимия культ. растений. – 2010.
– Т. 42. – № 6. – С. 522–529.
19. Семыкин В.А., Пигорев И.Я.Фотосинтетический потенциал озимой пшеницы в условиях черноземья России // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 2. – С. 42–47.
20. Прядкина Г. А., Стасик О. О., Михальская Л. Н. Швартау В. В. Связь между величиной хлорофилльного фотосинтетического потенциала и урожайностью озимой пшеницы (Ttriticum aestivum L.) при повышенных температурах // Сельскохозяйственная биология. – 2014. – № 5.– С. 88–95.
21. Мамадюсуфова М.Г. Особенности биохимических показателей у пшеницы и её диких сородичей, произрастающих в разных зонах Таджикистана. Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Душанбе: ТНУ, 2014. – 21 с.
22. Креславский В.Д., Кособрюхова А.А., Шмарев А.Н. Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Голяновская С.А., Романов Г.А. Введение гена PHYB арабидопсиса повышает устойчивость фотосинтетического аппарата трансгенных растений Solanus
tuberosum к УФ-облучению // Физиология растений. – 2015. – Т. 62. – № 2.
– C. 167-175. – DOI: 10.7868/S0015330315020116.
23. Крупнов В.А. Засуха и селекция пшеницы: системный подход // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 1. – С. 12–23.
24. Драгавцев В.А. О «пропастях» между генетикой и селекцией растений и путях их преодоления / Идентифицированный генофонд растений и селекция. – СПб.: ВИР, 2005. – С. 13–19.
25. Тажибаева Т.Л., Абугалиева А.И. Распознавание устойчивых к изменениям внешней среды и высококачественных генотипов ячменя // Журнал «Исследования, результаты» (Iзденiстер, нэтижелер). – 2010. – № 6. – С. 191–197.
26. Тимонова Е.М., Леонова И.Н., Белан И.А., Россеева Л.П., Салина Е.А. Влияние отдельных участков хромосом Triticum timopheevii на формирование устойчивости к болезням и количественные признаки мягкой пшеницы // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2012. – Том 16. – № 1. – C. 142–158.
References
1. Hochachka P, Somero Dzh (1977) Strategy of biochemical adaptation. M: World [Strategiya biohimicheskoj adaptacii. M: Mir] 398 ( In Russian).
2. Udovenko GV (1979) Physiological mechanisms of adaptation of plants to various extreme conditions. Works of the All-Russian Research Institute of crop production on applied botany, genetics, selection [Fiziologicheskie mekhanizmy adaptacii rastenij k razlichnym ehkstremal'nym usloviyam. Trudy VNII rastenievodstva po prikladnoj botanike, genetike, selekcii] 64.N3:5-22 (In Russian).
3. Fischer RA (2011) Wheat Physiology: A review of recent developments. Crop and Pasture Science. 62. N 2: 95–114.
4. Grodzinsky DM (1983) Reliability of vegetable systems. Kiev: Naukova Dumka[Grodzinskij D.M. Nadezhnost' rastitel'nyh system.Kiev: Naukova Dumka] 368 ( In Russian).
5. Zhuchenko AA (2008)Adaptive crop production (ecology and genetic aspects): theory and practice.M: Agrorus [Adaptivnoe rastenievodstvo (ehkologo-geneticheskie aspekty): teoriya i praktika.M: Agrorus]1:814 (In Russian).
6. Chikalova VA, Daskalyuk AP (2013) Growth reaction of roots to action of thermal shock as index of thermal stability of geksaploid wheat. Physiology and biochemistry of cultural plants [Rostovaya reakciya kornej na dejstvie teplovogo shoka kak pokazatel' teploustojchivosti geksaploidnoj pshenicy. Fiziologiya i biohimiya kul'turnyh rastenij] 45.N1:70-76 (In Russian).
7. Ivanov LA, Ivanova LA, Ronzhina DA, Yudin PK (2013) Changes in the Chlorophyll and Carotenoid Contents in the Leaves of Steppe Plants along a Latitudinal Gradient in South Ural. Russian Journal of Plant Physiology. 60. N 6: 812–820.
8. Varga B, Janda T, Laszlo E, Veisz O (2007) Influence of abiotic stresses on the antioxidant activity system of cereals. Acta Physiologiae Plantarum. 29. N 1: 105–129.
9. Hove RM, Bhave M (2011) Cereals and abiotic stresses: Roles of aquaporins and potential in wheat improvement. Wheat: Genetics, Crops and Food Production: 121–151.
10. Kozhahmetov KK., Abugalieva AI (2014) Using gene fund of wild relatives for common wheat improvement. International Journal of Biology and Chemistry. N 2: 41–43.
11. Yasir Serag Alnor Mohammed, Izzat Sidahmed Ali Tahir, Nasrein Mohamed Kamal, Amin Elsadig Eltayeb, Abdelbagi Mukhtar Ali3, and Hisashi Tsujimoto (2014) Impact of wheat-Leymus racemosus added chromosomes on wheat adaptation and tolerance to heat stress. Breeding Science. 63: 450–460. DOI:10.1270/jsbbs.63.450.
12. Caiyun Liu A, Zhiyuan Yang A, Xiaojie Chen A, Hisashi Tsujimoto C, and Yin-Gang Hu A (2015) Phenotypic effects of additional chromosomes on agronomic and photosynthetic traits of common wheat in the background of Chinese Spring Crop & Pasture Science.66 (Issue1): 32–41. DOI: 10.1071/CP14024.
13. Tretyakov NN (1982) Definition of drought resistance of plants by growing up of seeds on solutions a sucrose.Workshop on physiology of plants. M: Ear [Opredelenie zasuhoustojchivosti rastenij putem prorashchivaniya semyan na rastvorah saharozy. Praktikum po fiziologii rastenij. M: Kolos ] 235 – 236 ( In Russian).
14. Bates LS, Waldren RP, Teare ID (1973) Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil.39: 205 – 207.
15. Verhulst N, Govaerts B (2010) The normalized difference vegetation index (NDVI) GreenSeeker TM handheld sensor: Toward the integrated evaluation of crop management. Part A: Concepts and case studies. Mexico: CIMMYT. 37 – 39.
16. Panfilova OF, Pilshchikova NV, Fattakhov NN (2012) Workshop on physiology of plants. M: RGAU-MSHA of Timiryazev. 29 – 30 ( In Russia).
17. Tazhibayeva T, Abugalieva A, Morgunov A, Kozhakhmetov K (2016) Introgressive forms - approach for biotechnology advance of winter wheat on environmental adaptability. 16 th International Scientific Earth & Geoscience Conference SGEM.June-07 July, 2016, Albena. Bulgaria. Conference Proceedings. Book 6:607 – 614. DOI: 10.5593/SGEM2016/B61/S25.080.
18. Tkachyov VI, Gulyaev BI (2010) Reaction of plants of different grades of winter wheat to a short-term soil drought.Physiology and biochemistry cultivars [Reakciya rastenij raznyh sortov ozimoj pshenicy na kratkovremennuyu pochvennuyu zasuhu. Fiziologiya i biohimiya kul't. rastenij]42.N 6: 522-529( In Russia).
19. Semykin VA, Pigorev IYa (2007) Photosynthetic potential of winter wheat in the conditions of the Black Earth of Russia. Basic researches [Fotosinteticheskij potencial ozimoj pshenicy v usloviyah chernozem'ya Rossii. Fundamental'nye issledovaniya] 2:42-47( In Russia).
20. Pryadkina GA, Stasik OO, Mikhalskaya LN, Shvartau VV(2014) Communication between the size of chlorophyll photosynthetic potential and productivity of winter wheat (Ttriticum aestivum L.) at high temperatures. Agricultural biology [Svyaz' mezhdu velichinoj hlorofill'nogo fotosinteticheskogo potenciala i urozhajnost'yu ozimoj pshenicy (Ttriticum aestivum L.) pri povyshennyh temperaturah . Sel'skohozyajstvennaya biologiya] 5: 88-95 (In Russia).
21. Mamadyusufova M G (2014) Features of biochemical indexes at wheat and its wild relatives growing in different zones of Tajikistan. Autoref. Theses.Cand. Biol. Sci. Dushanbe: TNU [Osobennosti biohimicheskih pokazatelej u pshenicy i eyo dikih sorodichej, proizrastayushchih v raznyh zonah Tadzhikistana. Avtoref. dis.… kand. biol. nauk. Dushanbe: TNU] 21 ( In Russia).
22. Kreslavsky VD, Kosobryukhova AA, Shmarev AN, Aksenov NP, Konstantinov TN, Golyanovskaya SA, Romanov G A (2015) Introduction of a gene of PHYB of an arabidopsis increases stability of the photosynthetic device of transgene plants of Solanus tuberosum to UF-radiation. Plant Physiology [Vvedenie gena PHYB arabidopsisa povyshaet ustojchivost' fotosinteticheskogo apparata transgennyh rastenij Solanus tuberosum k UF-oblucheniyu.Fiziologiya rastenij] 62. N 2: 167-175.DOI: 10.7868/S0015330315020116 (In Russia).
23. Krupnov VA (2011) Drought and breeding of wheat: systems approach. Agricultural biology [Zasuha i selekciya pshenicy: sistemnyj podhod . Sel'skohozyajstvennaya biologiya] 1: 12-23 ( In Russia).
24. Dragavtsev VA (2005) About "abysses" between genetics and breeding of plants and paths of their overcoming .The Identified gene pool of plants and selection. SPb: VIR [Zasuha i selekciya pshenicy: sistemnyj podhod . Sel'skohozyajstvennaya biologiya. SPb: VIR] 13-19 (In Russia).
25. Tazhibayeva TL, Abugaliyeva AI (2010) Detection of resistance against changes of the environment and high-quality genotypes of barley.Researches, Results (Izdenister, netizheler) [Raspoznavanie ustojchivyh k izmeneniyam vneshnej sredy i vysokokachestvennyh genotipov yachmenya. Zhurnal «Issledovaniya, rezul'taty» (Izdenister,nehtizheler) ] 6:191-197(In Russia).
26. Timonova EM, Leonova IN, Belan IA, Rosseeva LP, Salina EA (2012) Influence of certain sites of chromosomes of Triticum timopheevii on formation of resistance to diseases and the quantitative signs of the common wheat.Vavilov's journal of genetics and selection [ Vliyanie otdel'nyh uchastkov hromosom Triticum timopheevii na formirovanie ustojchivosti k boleznyam i kolichestvennye priznaki myagkoj pshenicy. Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii] 16. N1:142–158 (In Russia).