О результатах селекции пшеницы спельта (Triticum spelta L.) на продуктивность и качество зерна
Автор: Диордиева И.П., Рябовол Я.С., Кочмарский В.С., Рябовол Л.О.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Продуктивность и адаптивность
Статья в выпуске: 3 т.55, 2020 года.
Бесплатный доступ
Спельта ( Triticum spelta L.) - древний вид пшеницы, спрос на который в настоящее время растет. Несмотря на ряд ценных признаков (высокое содержание белка, клейковины и аминокислот в зерне, высокий адаптивный потенциал, наличие мощного стебля и высокая устойчивость к полеганию), она существенно уступает пшенице мягкой T. aestivum L. по урожайности. Однако от скрещиваний пшеницы спельта с пшеницей мягкой можно получать новые перспективные генотипы с улучшенными количественными показателями за счет интрогрессии в геном T. spelta генетического материала T. aestivum . В настоящей работе в результате гибридизации пшеницы мягкой со спельтой мы получили ряд новых форм, которые различаются между собой по морфобиологическим и хозяйственно ценным признакам. Целью наших исследований было получение исходных форм пшеницы спельта с высоким качеством зерна на основе гибридизации Triticum aestivum и T. spelta и их введение в селекционную схему создания высокопродуктивных сортов культуры. Образцы пшеницы спельта получали методом отдаленной гибридизации с помощью многократных индивидуальных отборов. В качестве исходного материала привлекали образцы спельта местной селекции с предгорных районов Карпат и районированные сорта озимой мягкой пшеницы Фаворитка, Харус, Панна, Ермак, Подолянка, Крыжинка, Фарандоль, Копиловчанка, Краснодарская 99 и др. Полученные от скрещивания гибриды F1 самоопыляли или повторно скрещивали с родительскими формами. Гибридное потомство F2-5 анализировали по морфобиологическим и хозяйственно ценным показателям (высота растений, форма куста, наличие воскового налета на растениях и опушения на стебле и колосе, длина, цвет и остистость колоса, число колосков в колосе, плотность колоса, обмолачиваемость зерна, форма и цвет зерновки, масса зерна с главного колоса, число продуктивных стеблей на растении, масса 1000 зерен, содержание в зерне белка и клейковины, стекловидность, урожайность). В пятом поколении (F5), когда расщепление уже не наблюдалось, с учетом продуктивности и качества зерна предыдущих лет отобрали 18 лучших образцов пшеницы спельта. Их тестирование проводили в 2012-2018 годах (F5-11) на опытном поле Уманского национального университета садоводства (правобережная лесостепь Украины, Черкасская обл.). Содержание клейковины и белка в зерне оценивали методом инфракрасной спектроскопии с использованием прибора Infratecтм Nova («FOSS Analytical», Швеция). Биометрические показатели (высоту растений, длину колоса, число зерен в колосе, массу зерна с главного колоса) определяли на 50 растениях, отобранных с каждого участка в 2 несмежных повторениях. Проводили обмолот и определяли урожайность образцов. В результате скрещиваний была создана коллекция исходных форм спельты, включающая более 200 образцов. Полученные формы разделили на четыре группы по высоте растений: полукарлики, низкорослые, среднерослые и высокорослые. В каждой группе отбирали лучшие образцы, которые проанализировали по качеству зерна, урожайности и ее структуре. Была доказана возможность селекционного улучшения спельты на основе межвидовой гибридизации с пшеницей мягкой. По урожайности восемь образцов существенно превосходили стандарт. При этом селекционные образцы 76, 155, 1695 и 1725 характеризировались улучшенной обмолачиваемостью зерна (80-90 %), а образцы 76 и 1817 обладали также высокими показателями качества зерна, в частности содержание белка в них составляло соответственно 25,2 и 22,0 %, клейковины - 52,1 и 44,7 %. По количеству белка и клейковины в зерне лучшими были образцы 40 и 13 (содержание белка соответственно 30,1 и 27,2 %, клейковины - 63,2 и 56,5 %). Образец 124 выделялся низкорослостью (высота растений 92 см), высокими показателями качества зерна (масса 1000 зерен - 53,8 г, содержание белка в зерне - 17,9 %, клейковины I группы качества - 37,4 %), образец 155 - высокой продуктивностью (5,36 т/га) и улучшенной обмолачиваемостью (92 %). При гибридизации спельты и пшеницы мягкой был создан сорт пшеницы спельта озимой Европа, который занесен в Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні (с 2015 года).
Пшеница спельта, пшеница мягкая, гибридизация, урожайность, обмолачиваемость, содержание белка, содержание клейковины
Короткий адрес: https://sciup.org/142226317
IDR: 142226317 | DOI: 10.15389/agrobiology.2020.3.552rus
Список литературы О результатах селекции пшеницы спельта (Triticum spelta L.) на продуктивность и качество зерна
- Packa D., Załuski D., Graban Ł., Lajszner W. An evaluation of spelt crosses for breeding new varieties of spring spelt. Agronomy, 2019, 9(4): 167 ( ). DOI: 10.3390/agronomy9040167
- Matsuoka Y. Evolution of polyploid Triticum wheats under cultivation: the role of domestication, natural hybridization and allopolyploid speciation in their diversification. Plant and Cell Physiology, 2011, 52(5): 750-764 ( ). DOI: 10.1093/pcp/pcr018
- Dvorak J., Deal K.R., Luo M.-C., You F.M., von Borstel K., Dehghani H. The origin of spelt and free-threshing hexaploid wheat. Journal of Heredity, 2012, 103(3): 426-441 ( ). DOI: 10.1093/jhered/esr152
- Нiнiєва А.К., Козуб Н.О., Созiнов I.О., Рибалка О.I., Леонов О.Ю., Твердохлiб О.В., Богуславський Р.Л. Характеристика зразкiв Triticum spelta L. за показниками якостi зерна i електрофоретичному спектру запасних бiлкiв. Вiсник українського товариства генетикiв i селекцiонерiв, 2013, 11(1): 96-105.
- Lacko-Bartošová M., Korczyk-Szabó J., Ražný R. Triticum spelta - a specialty grain for ecological farming systems. Research Journal of Agricultural Science, 2010, 42(1): 143-147.
- Ruibal-Mendieta N.L., Delacroix D.L., Mignolet E., Pycke J.M., Marques C., Rozenberg R., Petitjean G., Habib-Jiwan J.-L., Meurens M., Quetin-Leclercq J., Delzenne N.M., Larondelle Y. Spelt (Triticum aestivum spp. spelta) as a source of bread making flours and bran naturally enriched in oleic acid and minerals but not phytic acid. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(7): 2751-2759 ( ).
- DOI: 10.1021/jf048506e
- Diordiieva I., Riabovol L., Riabovol I., Serzhuk O., Novak A., Kotsiuba S. The characteristic of wheat collection created by Triticum aestivum L./Triticum spelta L. hybridization. Agronomy Research, 2018, 16(5): 2005-2015 ( ).
- DOI: 10.15159/AR.18.181
- Geisslitz S., Longin C.F.H., Scherf K.A., Koehler P. Comparative study on gluten protein composition of ancient (einkorn, emmer and spelt) and modern wheat species (durum and common wheat). Foods, 2019, 8(9): 409 ( ).
- DOI: 10.3390/foods8090409
- Sobczyk A., Pycia K., Stankowski S., Jaworska G., Kuzniar S. Evaluation of the rheological properties of dough and quality of bread made with the flour obtained from old cultivars and modern breeding lines of spelt (Triticum aestivum ssp. spelta). Journal of Cereal Science, 2017, 77: 35-41 ( ).
- DOI: 10.1016/j.jcs.2017.07.013
- Arzani A., Ashraf M. Cultivated ancient wheats (Triticum spp.): a potential source of health-beneficial food products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2017, 16(3): 477-488 ( ).
- DOI: 10.1111/1541-4337.12262
- Господаренко Г.М, Любич В.В., Полянецька I.О. Амiнокислотний склад бiлка пшеницi спельти залежно вiд походження сорту та лiнiї. Вiсник Уманського нацiонального унiверситету садiвництва, 2016, 2: 44-48.
- Господаренко Г.М., Костогриз П.В., Любич В.В., Парiй М.Ф., Полторецький С.П., Полянецька I.О., Рябовол Я.С., Рябовол Л.О., Сухомуд О.Г. Пшениця спельта. Монографiя. Київ, 2016.
- Митрофанова О.П. Генетические ресурсы пшеницы в России: состояние и предселекционное изучение. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, 16(1): 10-20.
- Сiчкар С.М., Моргун В.В., Дубровна О.В. Характер успадкування морфологiчних ознак колоса у гiбридiв Triticum spelta ½ Triticum aestivum. Фактори експериментальної еволюцiї органiзмiв, 2016, 18: 149-153.
- Liu G., Xu S.B., Ni Z.F., Xie C.J., Qin D.D., Li J., Lu L.H., Zhang J.P., Peng H.R., Sun Q.X. Molecular dissection of plant height QTLs using recombinant inbred lines from hybrids between common wheat (Triticum aestivum L.) and spelt wheat (Triticum spelta L.). Chinese Science Bulletin, 2011, 56(18): 1897-1903 ( ).
- DOI: 10.1007/s11434-011-4506-z
- Nemeth C., Yang C., Kasprzak P., Hubbart S., Scholefield D., Mehra S., Skipper E., King I., King J. Generation of amphidiploids from hybrids of wheat and related species from the genera Aegilops, Secale, Thinopyrum, and Triticum as a source of genetic variation for wheat improvement. Genome, 2015, 58(2): 71-79 ( ).
- DOI: 10.1139/gen-2015-0002
- Babenko L.M., Hospodarenko H.M., Rozhkov R.V., Pariy Y.F., Pariy M.F., Babenko A.V., Kosakivska I.V. Triticum spelta: Origin, biological characteristics and perspectives for use in breeding and agriculture. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 2018, 9(2): 250-257 ( ).
- DOI: 10.15421/021837
- Osokina N., Liubych V., Novak L., Pushkarova-Bezdil T., Priss O., Verkholantseva V., Hryhorenko O., Pusik V., Pusik L. Elucidation of the mechanism that forms bread baking properties of the spelt grain. Eastern European Journal of Enterprise Technologies, 2018, 2/11(92): 39-47 ( ).
- DOI: 10.15587/1729-4061.2018.126372
- Рибалка О.I. Якiсть пшеницi та iї полiпшення. Монографiя. Київ, 2011.
- Парiй Ф.М., Сухомуд О.Г., Любич В.В. Оцiнка господарсько цiнних властивостей нового сорту пшеницi спельти озимої Зоря України. Насiнництво, 2013, 5: 5-6.
- Дiордiєва I.П. Лiнiї пшеницi спельта Уманского НУС. Генетичнi ресурси рослин, 2018, 23: 25-34.
- Твердохлiб О.В., Голик О.В., Нiнiєва А.К., Богуславский Р.Л. Спельта i полба в органiчному землеробствi. Посiбник Українського хлiбороба, 2013, 2: 154-155.
- Державний реєстр сортiв рослин, придатних для поширення в Українi в 2019 р. Київ, 2019.
- Методика Державної науково-технiчної експертизи сортiв рослин. Методи визначення показникiв якостi продукцiї рослинництва. Київ, 2015.
- Дорофеев В.Ф., Удачин Р.А., Семенова Л.В. Пшеницы мира. Ленинград, 1987.
- Эрмантраут Э.Р., Гудзъ В.П. Статистический анализ результатов агрономических исследований в прикладной программе "EXCEL-2000". Мат. Межд. науч.-практ. конф. "Современные проблемы опытного дела". СПб, 2000, 2: 13-134.
- Кочмарський В.С. Оцiнка зразкiв пшеницi м'якої озимої свiтового генофонду за висотою рослин i остистiстю колоса. Таврiйський науковий вiсник, 2012, 78: 33-38.
- Longin C.F.H., Ziegler J., Schweiggert R., Koehler P., Carle R., Würschum T. Comparative study of hulled (einkorn, emmer, and spelt) and naked wheats (durum and bread wheat): agronomic performance and quality traits. Crop Science, 2016, 56(1): 302-311 ( ).
- DOI: 10.2135/cropsci2015.04.0242
- Rapp M., Beck H., Gütler H., Heilig W., Starck N., Römer P., Cuendet C., Kurz H., Uhlig F., Würschum T., Friedrich C., Longin F. Spelt: agronomy, quality, and flavor of its breads from 30 varieties tested across multiple environments. Crop Science, 2017, 57(2): 739-747 ( ).
- DOI: 10.2135/cropsci2016.05.0331
- Твердохлеб Е.В., Богуславский Р.Л. Формообразовательный процесс у гибридов Triticum kiharae Dorof. et e. Migusch. с T. aestivum L. Вiсник Харкiвського нацiонального аграрного унiверситету, 2010, 2(20): 88-95.
- Ivanovska S., Kraljević-Balalić M., Stojkovski C. Diallel analysis for plant height in winter wheat. Genetika, 2003, 35(1): 11-19 ( ).
- DOI: 10.2298/GENSR0301011I
- Сiчкар С.М., Моргун В.В., Дубровна О.В. Успадкування морфологiчних ознак у гiбридiв F1-F2 T. spelta ½ T. aestivum. Физиология растений и генетика, 2016, 48(4): 344-355.
- Гулканян В.О. О наследовании признака высоты растений пшеницы при гибридизации. Биологический журнал Армении АН Армении, 1971, 23(4): 41-49.
- Grant N.P., Mohan A., Sandhu D., Gill S.K. Inheritance and genetic mapping of the reduced height (Rht18) gene in wheat. Plants, 2018, 7(3): 58-67 ( ).
- DOI: 10.3390/plants7030058
- Пшеница. Технические условия: ГСТУ 3768:2010. Киев, 2010.
- Faris J.D., Simons K.J., Zhang Z., Gill B.S. The wheat super domestication gene Q. Frontiers of Wheat Bioscience, 2005, 100: 129-148.