Наследование и трансгрессивная изменчивость признака высоты растений у реципрокных гибридов мягкой пшеницы второго поколения

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 633/635: 631.52                                

Пшеница является основным продуктом питания во всех частях света и одной из наиболее широко выращиваемых и потребляемых культур, обеспечивая 20% калорий в рационе, и выращиваюшим в широком географическом распределении [27-30]. Подсчитано, что примерно половина ежедневных потребностей человека в белке удовлетворяется за счёт злаков [8, 14].

Урожайность пшеницы в мире сильно варьируется в зависимости от географической среды, прежде всего уровня развития страны и других факторов. Выращивание зерновых культур, особенно пшеницы, всегда имело большое значение в Азербайджане [21, 26].

Пшеница как главное пищевое растение занимает особое место в обеспечении продовольственной безопасности населения Азербайджанской Республики. В условиях быстрого роста населения и глобальных климатических изменений необходимость создания новых сортов пшеницы, устойчивых к абиотическим и биотическим факторам, обладающих высокой урожайности и качеством зерна остаётся актуальной проблемой [22].

Одной из важнейших задач, стоящих перед учёными мира на данный момент, является реконструкция пшеницы, создание новых сортов, удовлетворение спроса населения на продовольственные товары с использованием новых методов селекции, генетики, молекулярной биологии и биотехнологии в дополнение к классическим методам с целью минимизации влияния этих негативных факторов в будущем. [1, 3].

Известно, что гибридизация широко используется для получения новых сортов с высокими адаптивными свойствами. В селекционной работе используются различные виды гибридизации. Использование той или иной гибридизации зависит от биологических особенностей растения, природы исходного материала, требований к будущему сорту и т. д. [2, 6].

Достижение успешных результатов при гибридизации во многом зависит от правильного подбора родительских форм. Наиболее трудным моментом, встречающимся при скрещивании, является концентрация в гибридных организмах в необходимом направлении положительных хозяйственно важных признаков родительских форм, участвующих в гибридизации. Гибридизация сложный процесс, заключающийся в образовании новых организмов под воздействием постоянно меняющихся факторов окружающей среды.

Качественно новые генотипы образуются в результате рекомбинации генов, контролирующих признаки, взятые от родительских форм, в гибридных организмах, что даёт исходный материал для селекции с богатым генетическим разнообразием и широкой генетической изменчивостью [4].

Наследование признаков продуктивности зависит от закономерностей изменчивости и их наследования в первом поколении гибридов. При этом довольно объективными показателями оценки гибридов первого поколения являются проявление гетерозиса и степень доминантности. Проявление гетерозиса обусловлено гетерозиготносьтю за счёт неаддитивного действия генов — доминирования или эпистаза [20].

Селекция сортов пшеницы, устойчивых к изменению климата, является наилучшим подходом, помогающим пшенице выживать в условиях абиотических стрессов [25].

Фенотипическая экспрессия хозяйственно полезных признаков реципрокных гибридов первого поколения и проявление трансгрессивной изменчивости в большей степени контролируется от условий внешних факторов среды [15, 19].

Апшеронский полуостров входит в список зон сухих субтропиков с жарким летом, солнечной осенью и умеренной зимой. На полуострове часто дуют северные (хазри) и южные (гилавар) ветры. Климатические условия нестабильны, так как скорость ветра иногда достигает 35-40 м/с и более [9].

Материалы и методы исследования

Полевые опыты проводились в 2020-2021 вегетационном году на опытном участке экспериментальной базы НИИ Земледелия в условиях орошения.

В год исследований были изучены высоты гибридов второго (F 2 ) поколения в 32 комбинациях мягкой пшеницы в сравнении с 9 местными (Азери, Гобустан, Фатима, Гырмызы гюль-1, Муров-2, Аскеран, Матин, Онур и Мирбашир-128) родительскими сортами. Определялась степень и частота трансгрессии и отражалась в результатах.

В вегетационный период проводились агротехнические работы в соответствии с принятой методикой [5].

У гибридов второго поколения (F 2 ) трансгрессивную изменчивость по количественным признакам рассчитывали по методике Г. С. Воскресенского и В. И. Шпота (1967) [10].

Результаты и обсуждение

Было обнаружено, что такие показатели, как масса 1000 зёрен, высота растений, длина колоса, натурный вес зерна, имеют большое значение для достижения повышения элементов урожайности мягкой пшеницы [13].

Высота растений является наиболее стабильным признаком сорта, в значительной степени определяемым генотипом [11]. Короткостебельные формы часто используются как первоисточник при создании новых сортов мягкой пшеницы интенсивного типа. Поскольку высота растений значительно влияет на устойчивость к полеганию. Это позволяет возделывать высокоурожайное и качественное, устойчивые к полеганию сорта за счёт увеличения количества растений на учётной площади [12, 18].

Установлено, возможен отбор низкорослых сортов из гибридных популяций, созданных на основе низкорослых и среднерослых родителей [18].

Получить низкорослые гибриды можно вовлекая в гибридизацию сорта одинаковой высоты [7, 23, 24].

Выявление трансгрессивных растений по экономически важным признакам у пшеницы является главным аспектом любой селекционной программы [17].

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 10. №10 2024

Изучение проявлений положительных трансгрессий проводится для отбора рекомбинантных форм для выявления ценных признаков, их носителей и дальнейшего их применения в качестве доноров для создания новых сортов [16].

По высоте изученные образцы относились к полукарликовым (51,0-80,0 см) и среднерослым (81,0-110,0 см) сортам и комбинациям. Высота растения у родительских форм колебалась в пределах 70,0-97,0 см. К полукарликовым сортам относились сорта Гырмызы гюль-1 (70,0 см), Онур (70,0 см), Азери (75,0 см) и Фатима (80,0 см). К среднерослым сортам относились сорта Муров-2 (86,0 см), Аскеран (87,0 см), Мирбашир-128 (88,0 см), Матин (90,0 см) и Гобустан (97,0 см).

В гибридных комбинациях высота растений колебалась в пределах 60,0-95,0 см. 71,9% комбинаций (23 шт.) полукарликовые и 28,1% комбинациях (9 шт.) наблюдался средный рост. Гырмызы гюль-1 х Фатима — 60,0 см, Гырмызы гюль-1 х Онур — 65,0 см, Онур х Гобустан — 69,3 см, Гобустан х Аскеран — 73,3 см, Муров-2 х Аскеран — 75,0 см, Фатима х Муров-2 — 75,0 см, Мирбашир-128 х Фатима — 75,0 см и др. комбинации полукарлик, Фатима х Гырмызы гюль-1 — 71,0 см, Онур х Гырмызы гюль-1 — 75,0 см, Муров-2 х Фатима — 80,0 см, Фатима х Мирбашир-128 (80,6 см), Гобустан х Онур — 85,0 см, Аскеран х Муров-2 — 86,6 см и другие комбинации относились к комбинациям средней высоты.

Из 32 гибридных линий 14 комбинаций имеют низкорослость относительно обоих родителей, 14 комбинаций имеют низкорослость относительно одного из родителей, 1 комбинация Матин х Гырмызы гул-1 — 90,0 см имеет высоту относительно одного из родителей, 3 комбинации Онур х Гырмызы гул-1 — 75,0 см; Матин х Аскеран — 95,0 см; Мирбашир-128 х Матин — 92,6 см оказались выше обоих родителей.

При анализе гибридов мягкой пшеницы второго поколения F 2 по наследованию высоты растений в 16 комбинациях (50,0%) определена положительная степень трансгрессии, в 14 комбинациях (43,8%) отрицательная степень трансгрессии a в 2 комбинациях (6,2%) трансгрессия не была обнаружена (Рисунок).

6,2 %

6,2 %

□ положительный

43,8 %

50%

• □    отрицательный

• □    не обнаружена

Рисунок. Результаты анализа гибридов мягкой пшеницы второго поколения

Высокая степень и частота трансгрессии по признаку высоты растений зафиксированы в Гобустан х Аскеран (Tgs= -15,74%; Tgt= 66,6%); Муров-2 х Аскеран (Tgs= -12,79%; Tgt= 75%); Онур х Гобустан (Tgs=-1%; Tgt= 20%); Фатима х Муров-2 (Tgs= -6,25%; Tgt= 50%); Мирбашир-128 х Фатима (Tgs= -6,25%; Tgt= 25%); Гырмызыгюль-1 х Онур (Tgs= -7,14%; Tgt= 100%); Гобустан х Матин (Tgs= -21,11%; Tgt= 100%) и др. комбинациях.

У гибридов второго поколения в зависимости от комбинаций частота трансгрессии варьировала от 20,0% до 100% а в 14 комбинациях частота трансгрессии не наблюдалась (Таблица).

Таблица

УРОВЕНЬ И ЧАСТОТА ТРАНСГРЕССИИ ГИБРИДОВ

МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ (F 2 )

Комбинации	Высота растений, см.			Tgs, %	Tgt, %
	♀	F 2	♂
Аскеран × Гобустан	87,0	91,6	97,0	5,28	33,3
Гобустан × Аскеран	97,0	73,3	87,0	-15,74	66,6
Аскеран × Муров-2	87,0	86,6	86,0	0,69	50,0
Муров-2 × Аскеран	86,0	75,0	87,0	-12,79	75,0
Гобустан × Онур	97,0	85,0	70,0	21,42	0
Онур × Гобустан	70,0	69,3	97,0	-1,00	20,0
Муров-2 × Фатима	86,0	80,0	80,0	0	0
Фатима × Муров-2	80,0	75,0	86,0	-6,25	50,0
Фатима × Мирбашир-128	80,0	80,6	88,0	0,75	25,0
Мирбашир-128 × Фатима	88,0	75,0	80,0	-6,25	25,0
Гырмызы гюль-1 × Онур	70,0	65,0	70,0	-7,14	100
Онур× Гырмызы гюль-1	70,0	75,0	70,0	7,14	0
Матин × Аскеран	90,0	95,0	87,0	9,19	0
Гобустан × Матин	97,0	71,0	90,0	-21,11	100
Мирбашир-128 × Матин	88,0	92,6	90,0	5,22	0
Онур × Муров-2	70,0	69,3	86,0	-1,00	33,3
Муров-2 × Онур	86,0	72,6	70,0	3,71	0
Матин × Гырмызы гюль-1	90,0	90,0	70,0	28,57	0
Гобустан × Гырмызы гюль-1	97,0	65,0	70,0	-7,14	66,6
Гырмызы гюль-1 × Гобустан	70,0	86,0	97,0	22,85	0
Гырмызы гюль-1 × Фатима	70,0	60,0	80,0	-14,28	25,0
Фатима × Гырмызы гюль-1	80,0	71,0	70,0	1,42	33,3

Как видно из Таблицы, у реципрокных гибридов Аскеран × Гобустан и Аскеран × Муров-2 отмечен отрицательный уровень трансгрессии при использовании в качестве материнской формы сорта Аскеран.

Выводы

• 1.    У гибридов мягкой пшеницы с отрицательным гетерозисом в первом поколении и низким доминированием по высоте растений во втором поколении наблюдалась отрицательная трансгрессия.

• 2.    Вовлекая в гибридизацию сорта одинаковой высоты можно получить низкорослые гибриды