vestngauВестник университета биотехнологийBulletin of NSAU (Novosibirsk State Agrarian University)2072-6724Publishing Centre “Zolotoy Kolos” of Novosibirsk State Agrarian University10.31677/2072-6724-2020-54-1-16-23vestngau-1291Research ArticleАГРОНОМИЯAGRONOMYПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦМС–ЛИНИЙ С РАЗНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СТЕРИЛЬНОСТИ В СЕЛЕКЦИИ СОРГОPROSPECTS FOR THE USE OF CMS LINES WITH DIFFERENT SOURCES OF STERILITY IN THE SELECTION OF SORGHUMКибальникО. П.KibalnikO. P.

кандидат биологических наук

Candidate of Biological Sciences

kibalnik79@yandex.ruРоссийский научно-исследовательский и проектно- технологический институт сорго и кукурузы «Россорго»РоссияRussian Research and Design Institute of Sorghum and Corn “Rossorgo”Russian Federation202021032020011623Copyright © Кибальник О.П., 20202020Кибальник О.П.Kibalnik O.P.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/1291

Для улучшения генетико-селекционных признаков материнских форм, повышения их адаптивного потенциала в селекции гибридов сельскохозяйственных культур (сорго, африканское просо, кукуруза, рис, подсолнечник, озимая рожь и т. д.) используют разнообразные типы ЦМС. В статье представлены результаты изучения коллекции ЦМС-линий сорго, полученных на основе новых источников стерильности (А1, А2, А3, А4, А5, А6, 9Е и М-35–1А) по агрономическим признакам. На опытном поле института в 2014–2018 гг. высевали 21 линию широкорядным способом с междурядьями 70 см и густотой стояния 100 тыс. растений на 1 га. Размещение делянок площадью 7,7 м 2 рендомизированное, в трехкратной повторности. Применение кластерного анализа по минимуму евклидовых расстояний позволило провести группировку ЦМС-линий по сходным изученным признакам: 1-я группа включает 9; 2-я – 4; 3-я и 4-я – по 3; 5-я и 6-я – по 1 линии. Дисперсионный однофакторный анализ подтверждает достоверность различий между группами по 18 селекционным признакам, за исключением выдвинутости ножки метелки. Установлено значительное варьирование вегетативных (V=11,0–21,6 %) и генеративных признаков (V=13,2–28,4 %). Наименьший коэффициент вариации выявлен по продолжительности межфазного периода «всходы – цветение» – 4,8 %, что свидетельствует о скороспелости большинства линий (у А2 КВВ 181, А2 Судзерн светлый, А2 АГС – 46,6 дня). Пятилетнее испытание исходного материала позволило выделить продуктивные линии 5-й и 6-й групп (урожайность зерна 5,07–5,36, биомассы – 18,30–20,70 т/га), слабокустящиеся линии 3-й группы (общая и продуктивная кустистость 1,12–1,14), низкорослые линии 1-й группы (высота растений 81,0 см). А1 Ефремовское 2 отличается высокорослостью (143,3 см), крупными размерами флагового и наибольшего листьев (площадь 150,0 и 254,2 см 2 соответственно). Подбор стерильных линий с заданными признаками способствует оптимизации селекционного процесса и целенаправленному их применению в программах скрещиваний.

To improve the genetic-breeding characteristics of maternal forms, to increase their adaptive potential in breeding hybrids of agricultural crops (sorghum, African millet, corn, rice, sunflower, winter rye, etc.), various types of CMS are used. The article presents the results of studying the collection of CMS sorghum lines obtained on the basis of new sources of sterility (A1, A2, A3, A4, A5, A6, 9E and M-35-1A) by agronomic characteristics. On the experimental field of the Institute in 2014-2018. 21 lines were sown in a wide-row way with row spacing of 70 cm and a density of standing of 100 thousand plants per 1 ha. The allocation of plots of 7.7 m2 is randomized, in triplicate. The use of cluster analysis for the minimum of Euclidean distances allowed us to group CMS lines according to similar studied features: the 1st group includes 9; 2nd - 4; 3rd and 4th - 3 each; 5th and 6th - 1 line each. One-way analysis of variance confirms the validity of differences between groups by 18 selection criteria, with the exception of the extension of the panicle leg. A significant variation in vegetative (V = 11.0-21.6%) and generative traits (V = 13.2-28.4%) was found. The smallest coefficient of variation was revealed by the duration of the seedling-flowering interphase period — 4.8%, which indicates the maturity of most lines (in A2 KVV 181, A2 Suzern light, A2 AGS - 46.6 days). A five-year test of the source material made it possible to identify productive lines of the 5th and 6th groups (grain productivity 5.07-5.36, biomass - 18.30-20.70 t / ha); weakly growing lines of the 3rd group (total and productive bushiness 1.12-1.14), low-growing lines of the 1st group (plant height 81.0 cm). A1 Efremovskoye 2 is distinguished by tallness (143.3 cm), large sizes of flag and largest leaves (areas of 150.0 and 254.2 cm2, respectively). The selection of sterile lines with predetermined traits helps to optimize the selection process and their targeted use in crossbreeding programs.

сорготипы ЦМСгибридыкластеризацияселекционные признакипрограммы скрещиванийsorghumtypes of CMShybridsclusteringbreeding traitscrossbreeding programsReferencesDirections of breeding of grain sorghum in the Lowel Volga region of Russia / O. Kibalnik, D. Semin, V. Gorbunov [et. al.] // Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality. – 2017. – Vol. 1. – P. 226–229.Kibalnik O., Semin D., Gorbunov V., Zhuzhukin V., Efremova I., Kukoleva S., Starchak V., Arhipov A., Kameneva O. Directions of breeding of grain sorghum in the Lowel Volga region of Russia, Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 2017, Vol. 1., pp. 226–229.Эльконин Л. А., Кожемякин В. В., Фадеева И. Ю. Новые источники мужской стерильности у сорго и их использование в селекции // Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства: материалы II регион. науч.-практ. конф. – Саратов, 2010. – С. 141–150.Elkonin L. A., Kozhemyakin V. V., Fadeeva I. Yu. Zonal’nye osobennosti nauchnogo obecpecheniya sel’skohozyaistvennogo proizvodstva (Zonal features of scientific support of agricultural production), Proceeding of the II regional scientific and practical conference, Saratov, 2010, pp. (In Russ.)Эльконин Л. А., Кожемякин В. В., Цветова М. И. Спорофитный тип восстановления фертильности в ЦМС-индуцирующей цитоплазме сорго типа А3 и его модификация условиями влагообеспеченности растений // Вавилов. журнал генетики и селекции. – 2019. – № 23 (4). – С.412–421.Elkonin L. A., Kozhemyakin V. V., Tsvetova M. I. Vavilovskii zhurnal genetiki I selektsii, 2019, No 23 (4), pp. 412–421. (In Russ.)Fertility restoration of the sorghum A3 male-sterile cytoplasm through a sporophytic mechanism derived from sudangrass / H. V. Tang, J. F. Pedersen, C. D. Chase, D. R. Pring // Crop Sci. – 2007. – Vol. 47. – P. 943–950.Tang H. V., Pedersen J. F., Chase C. D., Pring D. R. Fertility restoration of the sorghum A3 male-sterile cytoplasm through a sporophytic mechanism derived from sudangrass, Crop Sci., 2007, Vol. 47, pp. 943–950.Pedersen J. F. Marx D. B., Funnell D. L. Use of A3 cytoplasm to reduce risk of gene flow though sorghum pollen // Crop. Sci. – 2003. – Vol. 43. – P. 1506–1509.Pedersen J. F. Marx D. B., Funnell D. L. Use of A3 cytoplasm to reduce risk of gene flow though sorghum pollen, Crop. Sci., 2003, Vol. 43, pp. 1506–1509.Hariprasanna K., Patil J. V. Sorghum: Origin, Classification, Biology and Improvement // Sorghum Molecular Breeding / R. Madhusudhana, P. Rajendrakumar, J. Patil (eds.). – New Delhi: Springer, 2015. – P. 21.Hariprasanna K., Patil J. V. Sorghum Molecular Breeding, New Delhi, Springer, 2015, pp. 21.Reddy P. S., Patil J. V. Genetic enhancement of Rabi Sorghum – adapting the Indian Durras. – Academic Press. Elsevier Publ., 2015. – P.37–43.Reddy P. S., Patil J. V. Genetic enhancement of Rabi Sorghum – adapting the Indian Durras, Academic Press. Elsevier Publ., 2015, pp. 37–43.Kumar A. A., Reddy B. V.S., Kaul S. L. Alternative cytoplasmic male sterility systems in sorghum and their utilization // Sorghum Impruvement in the New Millennium / B.V.S. Reddy, S. Ramesh, A. A. Kumar, C.L.L. Gowda (eds.). – Patacheru, ICRISAT Publ., 2008. – P.134.Kumar A. A., Reddy B. V.S., Kaul S. L. Sorghum Impruvement in the New Millennium, Patacheru, ICRISAT Publ., 2008, pp. 134.Pring D. R., Tang H. V., Schertz K. F. Cytoplasmic male sterility and organelle DNAs of sorghum // Molecular biology of plant mitochondria / C. S. Levings, I. K. Vasil (eds.). – Boston, Mass, Kluwer Academic Publ., 1995. – P. 461–495.Pring D. R., Tang H. V., Schertz K. F. Molecular biology of plant mitochondria, Boston, Mass, Kluwer Academic Publ., 1995, pp. 461–495.Reddy B. V.S., Ramesh S., Ortiz R. Genetic and Cytoplasmic-Nuclear Male sterility in Sorghum // Plant Breed. Reviews / J. Janik. Hoboken (еd.). – New Jersy: Willey & Sons, Inc., 2005. – Vol. 25. – P. 139–169.Reddy B. V.S., Ramesh S., Ortiz R. Genetic and Cytoplasmic-Nuclear Male sterility in Sorghum, Plant Breed. Reviews, 2005, Vol. 25, pp. 139–169.Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. – М., 1989. – Вып. 2. – 197 с.Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel’skohozyaistvennyh kul’tur (Methods of state variety testing of agricultural crops), Moscow, 1989, Issue 2, 197 р. (In Russ.)Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). – М., 2011. – 352 с.Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta (s ocnovami statisticheskoi obrabotki rezul’tatov isslidovanii), Methods of field experience (with the basics of statistical processing of research results), Moscow, 2011, 352 p. (In Russ.)Кибальник О. П. Комбинационная способность ЦМС-линий зернового сорго на основе А1, А2, А3, А4, 9Е и М-35–1А типов цитоплазматической мужской стерильности // Вавилов. журн. генетики и селекции. – 2017. – № 21 (6). – С. 651–656.Kibalnik O. P. Vavilovskii zhurnal genetiki I selektsii, 2017, No 21 (6), pp. 651–656 (In Russ.)Комбинационная способность сортообразцов суданской травы в Нижнем Поволжье / С. С. Куколева, В. И. Жужукин, О. П. Кибальник [и др.] //Успехи современного естествознания. – 2018. – № 12, Ч. 2. – С. 283–289.Kukoleva S. S., Zhuzhukin V. I., Kibalnik O. P., Simin D. S., Starchak V. I. Uspechi sovremennogo estestvoznaniya, 2018 No 12, Issue 2, pp. 283–289. (In Russ.)Genetic Function of Cytoplasm in Plants with Special Emphasis on Sorghum/ Elkonin L., Kibalnik O., Zavalishina A., Gerashchenkov G. // Chloroplasts and Cytoplasm. Structure and Function / C. Dejesus, L. Trask (eds.). – New York: Nova Sci. Publ., 2018. – Р. 97–155.Elkonin L., Kibalnik O., Zavalishina A., Gerashchenkov G. Chloroplasts and Cytoplasm, Structure and Function, New York. Nova Sci. Publ., 2018, pp. 97–155.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.