Фенотипическая изменчивость селекционных линий мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) по элементам структуры урожая в экологических условиях Западной Сибири и Татарстана

^∗ Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ ¹ 16-16-00011. Размножение селекционных линий до поколения F 6-7 проводилось рамках госзадания ФИЦ ИЦиГ СО РАН ¹ 0259-2021-0012, полевые испытания линий в Республике Татарстан проведены в соответствии с госзаданием ФИЦ КазНЦ РАН АААА-А18-118031390148-1.

время занимает лидирующие позиции по производству зерна озимой и яровой пшеницы (1). За последнее десятилетие в стране произошло увеличение посевных площадей, занятых этой культурой, увеличился валовой сбор зерна и повысилась урожайность (2, 3).

Основные производители яровой мягкой пшеницы в России — районы Поволжья, Уральский и Западно-Сибирский регионы, при этом до 40 % посевных площадей культуры приходится на Сибирский регион. Однако, несмотря на тенденцию повышения урожайности яровой пшеницы, отмечается значительное ее варьирование по годам. По данным Л.П. Силаевой и Е.В. Бариновой (3), урожайность яровой пшеницы в 2007-2017 годах в целом по стране изменялась от 9,5 до 18,5 ц/га. Существенное колебание урожая показано как для стародавних, так и для современных яровых сортов пшеницы, выращиваемых в Западной Сибири (4-6).

Генетическая основа сорта — базовый фактор, определяющий урожайность. В последние годы с появлением насыщенных молекулярных карт и развитием технологий высокопроизводительного гено- и фенотипирова-ния достигнут существенный прогресс в изучении генетической архитектуры признаков урожая и его компонентов у мягкой пшеницы. Идентифицированы главные и минорные локусы, которые вносят вклад в фенотипическое проявление продуктивной кустистости, числа зерен и массы зерна с колоса, массы зерна с растения, параметров корневой системы и др. (7-9). Определены локусы количественных признаков (QTLs) и гены-кандидаты, детерминирующие урожайность в условиях абиотических стрессовых факторов (10-13). Однако реализация генетического потенциала пшеницы в значительной степени зависит от факторов внешней среды. Поэтому на определенных этапах получения новых форм необходимо изучение их фенотипической пластичности и адаптивности в различных почвенно-климатических условиях.

Озимая пшеница отличается от яровой более высокой продуктивной кустистостью, массой зерна с колоса и массой 1000 зерен, которые вносят основной вклад в урожайность сортов. Однако яровая пшеница в отличие от озимой характеризуется высокими показателями качества зерна и клейковины и более засухоустойчива (14-16). C середины XX века для получения новых яровых и озимых сортов пшеницы с высокой урожайностью и устойчивостью к болезням используется стратегия объединения генетических пулов этих культур. Несмотря на то, что у большинства сортов озимой пшеницы комбинационная способность при скрещивании с яровой пшеницей характеризуется как средняя либо слабая, показано, что в ряде случаев гибридизация может дать желательные генотипы (17, 18). Общую комбинационную способность (ОКС) популяций от скрещивания озимых и яровых образцов изучали в основном на стадии F1 для выявления эффекта гетерозиса и отбора желательных генотипов с более высокими показателями по хозяйственно важным признакам (19, 20). Оценку ОКС в поколениях F1-F2 проводили в основном на гибридных популяциях, полученных на основе гибридизации либо озимых, либо яровых сортов. Авторы этих исследований утверждают, что поколение F1 может использоваться для начальной стадии оценки ОКС и отбора доноров. Так, изучение комбинационной способности по признаку «зимостойкость» у 30 диаллельных гибридов поколения F1, полученных от скрещивания 6 озимых сортов пшеницы, позволило выявить генотипы, характеризующиеся высокими эффектами ОКС и участием доминантных аллелей в увеличении признака (21). На основании полученных результатов был сделан вывод, что для отбора уникальных генотипов с усиленной зимостойкостью необходима проверка гибридов поколений F4-F6. Исследования для признаков продуктивности, выполненное с использованием F1-F2 гибридов яровых и озимых сортов, указывают на значительный вклад генов с аддитивным типом действия, что, по мнению авторов, позволяет начинать отбор доноров в ранних поколениях (22, 23). Что касается скрещиваний озимых и яровых сортов пшеницы, то в настоящее время нет достаточной информации о проявлении и наследовании признаков продуктивности в более старших поколениях и в различных агроэкологических условиях.

Ранее нами для расширения генетического разнообразия мягкой пшеницы по генам устойчивости к болезням были созданы селекционные линии на основе гибридизации озимых сортов и яровых доноров генов резистентности (24, 25).

В настоящем исследовании выполнена оценка этих селекционных линий по элементам структуры урожая в разных экологических условиях.

Целью работы было изучение экологической пластичности образцов продвинутых поколений и выделение перспективных генотипов в качестве источников признаков продуктивности для селекции.

Ìåòîäèêà. Исследования проводили на 55 линиях яровой мягкой пшеницы поколений F 6-7 , полученных от скрещивания озимых сортов Новосибирская 3 (Н3), Новосибирская 40 (Н40), Филатовка и Бийская озимая с яровыми донорами генов устойчивости к бурой ржавчине — сортом Ту-лайковская 10 (Т10) и линиями 5366-180 и 21-4, полученными соответственно на сортах Саратовская 29 и Новосибирская 29. Сорт Т10 содержит ген Lr6Ai#2 от Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & D.R. Dewey, линия 8366-180 — ген LrTt2 от Triticum timopheevii Zhuk., линия 21-4 — ген LrAsp5 от Aegilops speltoides Tausch. (24, 26). Линии были отобраны по срокам колошения и параметрам продуктивности в поколениях F 3-5 и размножены до поколений F 6-7 .

ДНК выделяли из листьев растений поколения F 2. Фрагмент листа (2-3 см) помещали в пробирку объемом 2 мл с матриксами для измельчения растительных тканей Lysing Matrix Z («MP Biomedicals», США), добавляли 700 мкл буфера для лизиса (1 мл 1 М Tris-HCl, 1 мл 5 М NaCl, 1 мл 0,5 М EDTA, 0,625 мл 20 % SDS и 0,04 г Na 2 S 2 O 5 ), измельчали на гомогенизаторе FastPrep-24 («MP Biomedicals», США) и инкубировали на водяной бане при 60 ° С в течение 30 мин. Затем добавляли 700 мкл смеси хлороформ:изоами-ловый спирт (24:1) и центрифугировали 25 мин при 12000 об/мин. Верхнюю фракцию помещали в пробирку объемом 2 мл, добавляли 1,4 мл 96 % охлажденного этанола ( - 20 ° С) и центрифугировали 15 мин при 4500 об/мин. К осадку добавляли 700 мкл 70 % этанола и центрифугировали 5 мин при 4500 об/мин. Супернатант удаляли, осадок высушивали на воздухе и растворяли в 50 мкл буфера ТЕ.

Для определения генотипов, содержащих ген Lr6Ai#2 от Th. intermedium , использовались разработанные нами праймеры МF2 (5´-GATGTCG-AGGAGCATTTTC-3´), MR1r2 (5´-GTGGTAGATTACTAGAGTTCAAGTG-3´) и MR4 (5´-CGAATAGTTATACTAGGAGTAC-3´) (Патент ¹ RU 2598275 C1, 2015). Эти праймеры доминантные, и для выявления гомозиготных и гетерозиготных по этому гену растений необходимо использовать две пары — МF2/MR1r2 и MF2/MR4. Для идентификации интрогрессированных фрагментов от T. timopheevii , содержащих ген LrTt2 , использовали микросател-литный маркер Xbarc232 (F — 5´-CGCATCCAACCATCCCCACCCAACA-3´, R — 5´-CGCAGTAGATCCACCACCCCGCCAGA-3´) (27). Транслокации от

Ae. speltoides, содержащие ген LrAsp5 , определяли с помощью пары праймеров P1/P5 (P1 — 5´-TACCCCTGCTACCAGTGCGC-3´, P5 — 5´-GGCCA-ACCCTACACCCCAAG-3´) (Патент ¹ RU 2535985 C1, 2013).

ПЦР проводили на амплификаторе T-100 («Bio-Rad», США) в общем объеме реакционной смеси 20 мкл, содержащей ДНК (50-100 нг), 10½ буфер для Taq полимеразы (650 мМ Tris-HCl, pH 8,9; 160 мМ (NH 4 ) 2 SO 4 , 25 мМ MgCl 2 , 0,01 % Tween 20), по 0,25 мМ каждого dNTP, по 1 нг каждого праймера, 1 мкл Taq полимеразы (1 ед. активности/мкл), H 2 O (до конечного объема). Условия полимеразной цепной реакции (ПЦР) для выявления генов описаны ранее (24). Продукты ПЦР разделяли с помощью электрофореза в 1,5 % агарозном геле, содержащем бромистый этидий.

Опытные испытания образцов проводили в полевых условиях Новосибирской и Омской областей и в Республике Татарстан (г. Казань) в 2018 году. Почва опытного участка в Новосибирской области — чернозем выщелоченный, в Омской — лугово-черноземная малогумусовая среднесуглинистая, в Татарстане — хорошо окультуренная серая лесная. Полевой опыт закладывали в 2 повторностях систематическим методом на делянках шириной 1 м, по 60 зерен в ряду.

Урожай собирали в снопы, после чего оценивали число продуктивных стеблей, число зерен в колосе, массу зерна с колоса и с растения, массу 1000 зерен. Структурный анализ выполняли для 20 растений каждого образца.

Экологическую пластичность линий оценивали на основании признака «масса зерна с растения», используя показатели индекса интенсивности (И), индекса стабильности (ИС) и устойчивости индекса стабильности (У) согласно методическим указаниям (28). Величину И, показывающую реакцию линий на фон, определяли, как отношение разности массы зерна с растения по двум крайним ее значениям для каждой линии к средней массе для всех линий на всех фонах: И = (Хопт. - Хлим. )/X х 100 %, где X — среднее значение массы зерна с растения для всех образцов на всех фонах, Хопт. и Хлим. — средние значения массы зерна с растения для образца на оптимальном и лимитированном фонах. Оптимальным фоном считали тот регион, где показатель массы зерна с растения у конкретного образца был наибольшим, лимитированным — регион, в котором масса зерна с растения была наименьшей. Кроме того, для отнесения линии к конкретному типу интенсивности был рассчитан обобщенный показатель интенсивности для гипотетической линии (И) по средним характеристикам всех линий на испытываемых фонах и наименьшая существенная разность (НСР) частных средних по остаточной дисперсии после проведения двухфакторного дисперсионного анализа (29). Классификацию линий по степени отзывчивости на агрофон проводили по соотношениям: Илинии > И + НСР — интенсивная, И - НСР ≤ Илинии ≤ И + НСР — полуинтенсивная, Илинии < И - НСР — экстенсивная. Индекс стабильности (ИС), характеризующий проявление гомеостатических реакций линий в разных условиях среды, оценивали, как отношение квадрата средней величины массы зерна с растения у образца на конкретном фоне к величине среднеквадратичного отклонения этого показателя в определенных условиях: ИС = X2/S. Среднеквадратичное отклонение находили по формуле: S = ^SX2/n - (2X/n)2, где X — масса зерна с растения у линии в каждом повторении на определенном фоне (в регионе), n — число повторений в условиях этого фона. Показатель устойчивости индекса стабильности (У), характеризующий адаптивную способность линии, определяли по формуле: У = (1 - ИС опт. - ИСлим. )/ИС х 100 %, где ИС — среднее значение индекса стабильности на всех экспериментальных участках, ИС опт. и ИС лим. — индексы стабильности образцов на оптимальном и лимитированном фонах. Фон, на котором вычисленный индекс стабильности был самым высоким, принимался за оптимальный, самым низким — за лимитированный.

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программных пакетов MS Excel 2016 и STATISTICA v. 10.0 («StatSoft, Inc.», США). Оценивали среднее ( M), минимальные (min) и максимальные (max) значения признаков, медиану ( Me ) и стандартную ошибку средней (±SEM). Вклад факторов рассчитывали на основании среднего квадрата отклонений ( MS). За достоверный принимали уровень значимости p < 0,05. Анализ методом главных координат выполняли с использованием программы PAST v. 3.15 (30).

Результаты. Западносибирский регион относится к территориям с рискованным земледелием и включает различные климатические зоны, о чем свидетельствуют метеорологические данные по Новосибирской и Омской областям в 2018 году. Погодные условия в Новосибирской области в период вегетации отличались от среднемноголетних, средняя температура в мае была значительно ниже (6,9 ° С), май и июнь характеризовались обильными осадками, превышающими норму почти в 3 раза. В Омской области средняя температура не отличалась от среднемноголетней, осадков за период май-сентябрь выпало 259 мм, при этом их наибольшее количество пришлось на вторую половину периода вегетации. В Татарстане в мае, наоборот, наблюдался дефицит осадков, в остальные месяцы они выпадали неравномерно; в июне среднесуточная температура воздуха была ниже нормы, в остальной период — на 2-3 ° С выше нормы.

Характеристика 55 изученных линий по происхождению и структуре урожая при экологических испытаниях представлена в таблице 1 (см. .

Для оценки экологической пластичности использовали один из основных признаков продуктивности — массу зерна с растения, которая, по сути, служит показателем урожайности растения. Расчет показателей экологической пластичности позволил разделить изученные линии по интенсивности и адаптивности (табл. 2).

2. Параметры экологической пластичности 55 изученных образцов пшеницы F 6-7 от разных комбинаций скрещивания при испытаниях в трех регионах России (для каждого образца n = 20, 2-кратная биологическая повторность, 2018 год)

¹ линии	И, %	У, %	ИС			Тип
			Новосибирск	Омск	Казань
1	Озимый 130,27	сорт Бийская озимая х яровой - 3,3            7,35		сорт 2,62	Тулайковская 10 8,55	Ин/С
2	92,95	48,1	7,72	4,74	5,71	Ин/С
3	Озим 108,84	ый сорт - 2,5	Филатовка х яровая 5,09	линия 5366-180 2,32             8,20		Ин/С
4	71,00	51,3	5,59	6,48	8,38	П-Ин/С
5	Озимы 99,52	й сорт Филатовка х яровой сорт Тулайковская 10 - 52,7           14,15                7,02             15,78				Ин/НС
6	22,78	84,4	6,36	5,46	5,52	П-Ин/С
7	89,56	54,6	7,73	9,31	10,34	Ин/С
8	231,49	- 138,5	5,78	2,66	16,35	Ин/НС
9	109,09	4,1	6,93	3,88	9,38	Ин/С
10	22,95	83,2	5,81	4,84	5,46	П-Ин/С
11	75,54	- 24,2	9,36	2,23	4,32	П-Ин/НС
12	97,12	31,1	8,21	4,30	4,26	Ин/С
13	91,31	6,5	7,73	2,36	4,54	Ин/С
14	41,58	30,5	4,03	4,71	8,02	П-Ин/С
15	44,98	72,3	6,86	6,10	5,27	П-Ин/С
16	60,83	11,7	7,05	1,98	4,93	П-Ин/С
17	84,00	- 36,4	7,72	3,17	11,00	Ин/НС
18	59,79	21,6	5,00	2,31	6,81	П-Ин/С
19	30,71	74,0	5,26	5,82	4,32	П-Ин/С

Продолжение таблицы 2

20	39,65	64,8	3,47	2,77	4,79	П-Ин/С
21	117,18	13,6	6,65	3,03	7,99	Ин/С
	Озимый	сорт	Новосибирская 3	х яровая	линия 21-4
22	33,05	52,6	4,68	2,64	5,36	П-Ин/С
23	72,26	30,9	5,58	3,76	7,73	П-Ин/С
24	34,73	75,0	4,10	3,95	5,38	П-Ин/С
25	31,93	85,4	5,14	4,77	4,30	П-Ин/С
	Озимый	сорт	Новосибирская 40	х яровая	линия 21-4
26	42,53	67,5	6,34	7,09	5,22	П-Ин/С
27	19,85	44,3	6,64	3,44	6,04	П-Ин/С
28	22,78	53,6	6,17	7,60	4,94	П-Ин/С
29	50,62	91,0	5,81	5,62	6,14	П-Ин/С
30	13,53	68,4	4,36	2,55	4,20	Э/С
31	36,58	66,8	4,10	2,23	4,14	П-Ин/С
32	55,58	44,5	4,40	3,32	6,51	П-Ин/С
33	66,84	46,0	6,21	3,76	6,87	П-Ин/С
34	63,17	- 27,9	10,36	3,54	3,01	П-Ин/НС
35	54,90	39,1	7,20	3,70	4,58	П-Ин/С
36	82,37	48,8	7,99	6,19	9,13	Ин/С
37	28,07	85,9	3,45	4,18	3,37	П-Ин/С
38	52,26	17,6	9,28	4,55	4,72	П-Ин/С
39	38,26	54,2	5,16	2,53	4,30	П-Ин/С
40	16,54	96,4	4,60	4,40	4,42	Э/С
41	18,26	5,1	9,03	3,58	3,90	Э/С
42	36,76	76,2	5,55	4,19	4,43	П-Ин/С
43	42,93	- 18,2	11,19	4,41	5,88	П-Ин/НС
44	88,26	- 46,2	12,28	3,89	7,14	Ин/НС
45	81,10	23,5	7,45	3,06	5,54	Ин/С
46	42,57	85,0	4,39	4,05	4,91	П-Ин/С
47	46,41	53,6	6,97	4,31	5,97	П-Ин/С
48	92,70	28,8	8,24	5,54	4,15	Ин/С
49	33,38	32,7	9,54	5,87	5,68	П-Ин/С
50	66,14	- 11,6	10,26	3,86	3,90	П-Ин/С
51	54,85	- 16,0	11,38	4,84	4,72	П-Ин/НС
52	96,35	37,2	4,49	5,19	8,09	Ин/С
53	15,06	57,7	5,31	2,88	4,72	Э/С
54	64,79	- 15,8	9,56	3,90	2,91	П-Ин/НС
55	45,89	89,2	5,77	5,15	5,55	П-Ин/С

Примечение. И — индекс интенсивности, У — устойчивость индекса стабильности, ИС — индекс стабильности; Ин — интенсивный, П-Ин — полуинтенсивный, Э — экстенсивный; С — стабильный, НС — нестабильный. Описание см. в разделе «Методика».

Факторный дисперсионный анализ, выполненный на основании результатов полевых испытаний, показал достоверное влияние (p < 0,001) генотипа, условий внешней среды и их взаимодействия на фенотипическое проявление признаков (табл. 3). Вклад фактора «генотип» варьировал в зависимости от признака, при этом наиболее высокий вклад отмечали для числа зерен с колоса (42,8 %) и массы 1000 зерен (57,0 %). Влияние генотипических факторов на проявление фенотипической изменчивости продуктивной кустистости и массы зерна с растения было менее значительным по сравнению с факторами внешней среды (соответственно 20,4 и 22,1 %). Высоким вкладом в фенотипическую изменчивость всех изученных признаков характеризовалось взаимодействие генотип ½ среда, что свидетельствует о значительной реакции генотипов на почвенные и погодные условия.

Существенный вклад фактора «генотип ½ среда» описан для поколения F 1 , полученного от скрещивания озимых и яровых сортов пшеницы (19). Однако авторы при этом установили, что эффект гетерозиса зависел не столько от условий выращивания гибридов, сколько от генотипа сортов, использованных для гибридизации. По данным многих исследований, колебание погодных условий в регионах испытаний, переувлажнение в начале вегетации, пониженные температуры приводят к значительным вариациям урожая и его компонентов (31, 32). Полученные нами результаты согласуются с данными литературы, которые свидетельствуют о неодинаковом вкладе генотипа и внешней среды в формирование урожая у мягкой пшеницы (6, 33,

• 34) . Доля генотипа в фенотипической изменчивости урожая значительно меньше по сравнению с факторами внешней среды и агротехническими факторами, о чем свидетельствуют результаты большинства публикаций (3537). В ряде работ показано, что реализация генетического потенциала сортов зависит не столько от влияния климатических факторов, сколько от агротех-нологических мероприятий и использования интенсивных технологий, снижающих негативные эффекты внешней среды, что приводит к доминирующему влиянию генотипа (38-40).

• 3.    Факторный дисперсионный анализ структуры урожая у 55 изученных образцов пшеницы F 6-7 от разных комбинаций скрещивания озимых форм с яровыми при испытаниях в Новосибирской, Омской областях и Республике Татарстан (для каждого образца n = 20, 2-кратная биологическая повторность, 2018 год)

  Источник вариации Признак, параметр	Генотип	Регион	Генотип ½ регион	Ошибка
  Продуктивная кустистость:
  df	54	2	108
  MS	4,06	225,13	3,77	0,86
  F	4,7*	260,6*	4,4*
  вклад, %	20,4	41,8	35,9
  Число зерен с колоса:
  df	54	2	108
  MS	774	10451	325	80
  F	9,7*	131,5*	4,1*
  вклад, %	42,8	21,4	35,9
  Масса зерна с колоса:
  df	54	2	108
  MS	1,22	23,11	0,72	0,16
  F	7,6*	144,7*	4,5*
  вклад, %	34,6	24,4	41,0
  Масса 1000 зерен:
  df	54	2	108
  MS	422	3514	94	28
  F	15,3*	127,7*	3,4*
  вклад, %	57,0	17,6	25,4
  Масса зерна с растения:
  df	54	2	108
  MS	9,33	458,70	7,94	1,43
  F	6,5*	320,2*	5,5*
  вклад, %	22,1	40,3	37,6
  Примечение. df — число степеней свободы, MS —		средний квадрат; F — критерий Фишера. Для каж-
  дого образца n = 20, 2-кратная биологическая повторность.
  * Вклад фактора статистически значим при p < 0,001.

Рис. 1. Статистический анализ вариабельности элементов структуры урожая у 55 изученных образцов пшеницы F 6-7 без учета их происхождения при испытаниях в Новосибирской области (1) , Омской области (2) и Республике Татарстан (3) (2018 год): А — число продуктивный стеблей, шт.; Б — число зерен с колоса, шт.; В — масса зерен с колоса, г; Г — масса 1000 зерен, г; Д — масса зерен с растения. Усы обозначают минимальное (min) и максимальное (max) значения признака, горизонтальная черта в боксе — медиана ( Me ) ， знаком «½» отмечено среднее значение признака. Образцы получены в комбинациях скрещиваний озимых сортов с яровыми формами. Для каждого образца n = 20, 2-кратная биологическая повторность.

Для обобщенной оценки изменчивости признаков урожайности в каждом из трех регионов мы провели статистическую обработку данных полевых испытаний суммарно для 55 линий без учета их происхождения. Как видно из рисунка 1, значительная изменчивость всех признаков наблюдалась при выращивании образцов во всех трех климатических зонах, однако степень вариаций была различной. Для всех признаков полученное усредненное значение было ниже в полевых условиях Омской области. Наиболее контрастный размах колебаний наблюдался по числу продуктивных стеблей в Новосибирской области (1-6 стеблей) по сравнению с Омской (1-2 стебля) и Татарстаном (1-4 стебля). Более существенные флуктуации отмечались для числа зерен с колоса, массы зерна с колоса и массы зерна с растения в условиях Татарстана по сравнению с другими регионами (см. рис. 1).

В настоящее время для расчета параметров экологической пластичности используются различные методики, предложенные S.A. Eberhart и W.A. Russell, G.C.C. Tai, Р.А. Удачиным и А.П. Головоченко и др. (28, 41, 42). Наиболее универсальной признана методика S.A. Eberhart и W.A. Russell (41), которая применяется большинством исследователей для оценки экологической пластичности и адаптивности возделываемых сортов и на конечных этапах селекционных испытаний. Однако указанный способ расчетов не позволяет получить адекватные и статистически достоверные результаты в тех случаях, когда экспериментальные образцы находятся на ранних стадиях формообразовательного процесса либо число полевых испытаний ограничено. Для оценки экологической пластичности новых селекционных линий мы использовали методику Р.А. Удачина и А.П. Головоченко (28), с помощью которой можно определять тенденцию формирования пластичности на начальных стадиях создания образцов. Эффективность метода для получения предварительной информации о пластичности сортов в условиях ограниченного числа агрофонов и сезонов испытаний была подтверждена в ряде работ (6, 43, 44).

По результатам испытаний 55 линий для каждой из трех климатических зон были рассчитаны индексы стабильности (ИС), а также индексы интенсивности (И) и показатели устойчивости индексов стабильности (У) (см. табл. 2). Параметры интенсивности позволяют определить степень отзывчивости генотипов на изменение условий возделывания растений. Индекс стабильности показывает, насколько стабильно линия способна реализовать свой потенциал в разных условиях среды. Линии с большими индексами более стабильны, то есть лучше приспособлены к изменяющимся условиям. Исследование установило, что 16 генотипов входят в группу сортов интенсивного типа, 35 — полуинтенсивного и 4 — экстенсивного.

Анализ методом главных координат, выполненный на основании рассчитанных параметров экологической пластичности, дополнительно разделил изученные селекционные линии на четыре основных кластера (рис. 2). В первый кластер вошли 9 линий, для 8 из которых характерен низкий коэффициент устойчивости (У), свидетельствующий о нестабильном типе линий. Исключением была линия ¹ 50, которая относится к стабильному типу. Среди генотипов этой группы присутствуют образцы как интенсивного, так и полуинтенсивного типа. Кластеры 2 и 3 включают соответственно 13 и 11 образцов стабильного типа, при этом все линии, за исключением образца ¹ 53, относятся к полуинтенсивным. Отличительная особенность кластера 3 заключается в более высоких показателях устойчивости индекса стабильности по сравнению с образцами кластера 2. И, наконец, кластер 4 объединяет 15 стабильных линий преимущественно интенсивного типа. Анализ методом главных координат также показал, что кластеры формируются из генотипов, происходящих из различных комбинаций скрещивания. Семь линий (¹¹ 8, 29, 30, 40, 41, 46, 55) не были отнесены ни к одному из кластеров, при этом линия ¹ 8 существенно отличалась от всех образцов очень низким индексом стабильности (ИС = -138,54) и высоким коэффициентом интенсивности (И = 231,49). Несмотря на то, что комбинации Бийская озимая ½ Тулайковская 10 и Филатовка ½ 5366-180 представлены всего двумя образцами каждая, результаты оценки этих линий не влияют на группировку образцов.

Рис. 2. Кластеризация методом главных координат 55 изученных образцов пшеницы F 6-7 от разных комбинаций скрещивания озимых форм с яровыми. Линии, происходящие из разных комбинаций скрещивания, обозначены следующими символами: • — Бийская озимая х Тулай-ковская 10, □ — Филатовка х линия 5366-180, ■ — Филатовка х Тулайковская 10, ▲ — Новосибирская 3 х линия 21-4, △ — Новосибирская 40 х линия 21-4. Анализ выполнен по результатам оценки индексов стабильности (ИС), устойчивости индексов стабильности (У) и индексов интенсивности (И), рассчитанным по трем регионам испытаний (для каждого образца n = 20, 2-кратная биологическая повторность, Новосибирская обл., Омская обл., Республика Татарстан, 2018 год).

Генотипирование образцов маркерами генов Lr6Ai#2 , LrTt2 и LrAsp5 установило наличие фрагментов амплификации с праймерами МF2/MR1r2 и MF2/MR4 у линий ¹¹ 11-21 (Филатовка ½ Тулайковская 10), позволяющее предположить, что они несут транслокацию от Th. intermedium (рис. 3) . Чужеродные транслокации с генами устойчивости мы не выявили у линий ¹ 1 и ¹ 2 (Бийская озимая ½ Тулайковская 10), а также у линий ¹¹ 5, 6, 7, 8, 9 и 10 (Филатовка ½ Тулайковская 10). Присутствие фрагментов генома от Ae. speltoides установлено с помощью праймеров Р1/Р5 у линий ¹¹ 2255, полученных с участием сортов Новосибирская 3 и Новосибирская 40. ПЦР-анализ двух участвующих в исследовании линий — ¹ 3 и ¹ 4 (Фи-латовка ½ линия 5366-180) с помощью микросателлитного маркера Xbarc232 показал отсутствие у этих линий интрогрессий от T. timopheevii. Результаты маркерного анализа на присутствие генов устойчивости не коррелировали с кластеризацией образцов по типу интенсивности и стабильности. Полученные результаты позволяют сделать заключение, что наличие чужеродного генетического материала в генотипической среде озимых сортов-реципиентов не оказывает влияния на фенотипическое проявление признаков урожайности и параметры экологической пластичности.

Рис. 3. Пример идентификации генотипов с генами устойчивости к бурой ржавчине среди 55 изученных образцов пшеницы F 6-7 от разных комбинаций скрещивания озимых форм с яровыми. Праймеры MF2/MR1r2 (А) и MF2/MR4 (Б) выявляют ген Lr6Ai#2 , праймеры P1/P5 (В) выявляют ген LrAsp5 , маркер Xbarc232 (Г) выявляет ген LrTt2 ; 5-21 — линии, полученные от скрещивания сортов Филатовка ½ Тулайковская 10, Ф — сорт Филатовка, Т10 — сорт Тулайковская 10; 22-25 — линии, полученные от скрещивания Новосибирская 3 ½ линия 21-4, Н3 — сорт Новосибирская 3, 21-4 — родительская линия 21-4; 3, 4 — линии, полученные от скрещивания Филатовка ½ линия 5366-180. М — маркер длины фрагментов ДНК (100 bp ladder, ЗАО «Био-сан», г. Новосибирск). Стрелки указывают на диагностические фрагменты 347 п.н., показывающие наличие транслокаций от Thinopyrum intermedium , и 328 п.н., свидетельствующие об отсутствии такой транслокаций. Фрагмент 1100 п.н. показывает наличие транслокаций от Ae-gilops speltoides , а 968 п.н. — ее отсутствие. Фрагмент 240 п.н. указывает на наличие транслокаций от Triticum timopheevii , амплификация двух фрагментов 200 и 240 п.н. свидетельствует об отсутствии транслокаций.

До настоящего времени не получено однозначных результатов о влиянии чужеродных транслокаций с генами устойчивости на проявление признаков продуктивности. Известно, что чужеродный генетический материал, входящий в состав протяженных интрогрессированных фрагментов, может оказывать как негативный, так и положительный эффект на такие признаки, как число зерен в колосе, масса зерна с колоса и масса 1000 зерен (45, 46). Подобные эффекты продемонстрированы на примере пшеничноржаных транслокаций 1BL/1RS и 1AL/1RS, широко используемых в мире для создания сортов с комплексной устойчивостью к грибным болезням. Разнонаправленные эффекты в отношении компонентов урожайности при интрогрессии генетического материала различных видов пырея Thinopyrum ssp., эгилопсов Aegilops ssp. и T. timopheevii в геном мягкой пшеницы в значительной степени связаны с генотипической средой сорта-реципиента, о чем свидетельствуют данные литературы (47, 48).

Среди образцов, входящих в кластеры 2 и 3, мы отобрали 10 стабильных селекционных линий полуинтенсивного типа, выделяющихся более высокой массой зерна с растения и массой 1000 зерен (табл. 4). Эти линии будут вовлечены в следующий этап испытаний для оценки перспективности в качестве источников продуктивности.

• 4.    Характеристика стабильных селекционных линий пшеницы полуинтенсивного типа от разных комбинаций скрещивания озимых форм с яровыми, отобранных по результатам экологических испытаниях (Новосибирская обл., Омская обл., Республика Татарстан, 2018 год)

  ¹ линии	Элемент структуры урожая, M ±SEM					Наличие генов устойчивости
  	число, шт.		масса, г
  	продуктивных стеблей	зерен в колосе	зерен с колоса	зерен с растения	1000 зерен	Lr6Ai#2	LrTt2	LrAsp5
  14	1,50±0,09	43,28±1,43	1,60±0,06	2,18±0,13	37,34±1,07	+	-	-
  15	1,75±0,10	37,63±0,96	1,49±0,05	2,23±0,13	38,81±0,57	+	-	-
  19	1,85±0,12	38,00±1,59	1,50±0,07	2,18±0,14	37,62±0,85	+	-	-
  20	1,83±0,15	37,48±1,41	1,45±0,07	2,27±0,19	37,71±0,62	+	-	-
  24	2,02±0,13	33,25±1,04	1,22±0,04	2,11±0,14	35,86±0,96	-	-	+
  26	1,77±0,13	41,13±1,11	1,57±0,05	2,30±0,15	36,74±0,60	-	-	+
  32	1,60±0,10	39,33±1,56	1,52±0,07	2,09±1,52	37,78±0,75	-	-	+
  42	2,22±0,14	34,85±1,13	1,30±0,05	2,34±0,16	35,57±0,64	-	-	+
  47	2,12±0,13	39,40±0,98	1,50±0,05	2,62±0,17	35,26±0,62	-	-	+
  49	2,05±0,12	39,88±0,97	1,56±0,04	2,62±0,14	37,16±0,64	-	-	+

Таким образом, в результате изучения набора селекционных линий мягкой пшеницы поколений F 6-7 в трех эколого-географических регионах было установлено, что вклад генотипа и условий внешней среды в фенотипическую изменчивость зависит от изучаемого признака. Отмечено высокое влияние взаимодействия генотип ½ среда (25,9-41,0 %) на все компоненты продуктивности. Проведенный анализ экологической пластичности показал, что линии группируются в четыре основных кластера по типу стабильности и интенсивности, при этом на кластеризацию образцов не влияет происхождение генотипов из комбинаций скрещивания и наличие фрагментов чужеродного материала от Thinopyrum intermedium и Aegilops speltoides . На основании оценки экологической пластичности отобраны стабильные генотипы полуинтенсивного типа (¹¹ 14, 15, 19, 20, 24, 26, 32, 42, 47 и 49) для дальнейших испытаний при различных технологиях возделывания в условиях одного региона.