vestngauВестник университета биотехнологийVestnik University of biotechnologiy3033-8433Publishing Centre “Zolotoy Kolos” of Novosibirsk State Agrarian University10.31677/2072-6724-2024-71-2-102-110vestngau-2302Research ArticleАГРОНОМИЯAGRONOMYДоноры аллеля Ppd-D1a для селекции яровой мягкой пшеницы на скороспелостьPpd-D1a allele donors for spring soft wheat for earlinessЛепеховС. Б.LepekhovS. B.

Кандидат сельскохозяйственных наук.

Барнаул

Candidate of agricultural sciences.

Barnaul

sergei.lepehov@yandex.ruФедеральный Алтайский научный центр агробиотехнологийРоссияFederal Altai Scientific Centre of Agro-BiotechnologiesRussian Federation20240907202402102110Copyright © Лепехов С.Б., 20242024Лепехов С.Б.Lepekhov S.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/2302

Аллель нечувствительности к фотопериоду Ppd-D1a широко распространен среди сортов яровой мягкой пшеницы экваториальных и субэкваториальных стран. В российских сортах яровой мягкой пшеницы данный аллель практически не обнаружен. Аллель Ppd-D1a сокращает период «всходы – колошение» у мягкой пшеницы и может быть использован в селекции на скороспелость. В 2021 и 2022 гг. в полевых условиях изучено 40 сортов с аллелем Ppd-D1a по урожайности. Среди них отобрано 11 сортов (AC Vista, AC Taber, Buck Fogon, Cunningham, DL-803-2, Odeta, Tigre, Sasia, Sunstar, Sunstate и Zingmai), сформировавших урожайность на уровне местных стандартов. Для всех 11 сортов подтверждено наличие аллеля Ppd-D1a при помощи ПЦР-анализа. Местные стандарты обладали аллелем Ppd-D1b. Вышеперечисленные 11 сортов испытаны в 2023 г. в полевых условиях. Изучение проведено по продолжительности периода «всходы – колошение», высоте растения, количеству колосков в главном колосе, озерненности главного колоса, массе 1 000 зерен, массе зерна главного колоса и побегов кущения, Кхоз, урожайности, содержанию белка и клейковины в зерне. Десять из 11 сортов имели достоверно более низкую урожайность относительно стандартов (от -23 до -58 %). Практически все исследуемые сорта характеризовались существенно меньшей высотой растения (от -16 до -43 см), меньшей массой 1 000 зерен (от -3,8 до -13,5 г), большим Кхоз (до +8,0 процентных пунктов) и меньшей продуктивностью главного колоса (от -0,02 до -0,52 г), чем стандарты. Сорт Sunstar, на протяжении двух лет формировавший урожайность на уровне стандарта Алтайская 70, рекомендуется в качестве донора аллеля Ppd-D1a в селекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость. Кластерный анализ, проведенный на основе рассмотренных признаков, отнес сорта с аллелем Ppd-D1a и Ppd-D1b к двум разным группам.

The photoperiod-insensitive allele Ppd-D1a is widespread among spring soft wheat of subequatorial and equatorial countries. This allele is practically not found in Russian spring soft wheat cultivars. The allele Ppd-D1a decrease period from seedling to heading in soft wheat and can be used in breeding for earliness. Fourty cultivars with the allele Ppd-D1a have been studied in the field conditions for yield in 2021 and 2022. Eleven cultivars (AC Vista, AC Taber, Buck Fogon, Cunningham, DL-803-2, Odeta, Tigre, Sasia, Sunstar, Sunstate and Zingmai), which have yield at the level of standards, were selected among them. Using PCR-analysis the presence of the Ppd-D1a allele was confirmed for all 11 cultivars. Local checks have the Ppd-D1b allele. Above mentioned 11 cultivars were tested in field condition in 2023. Cultivars were estimated for interval from seedling to heading, plant height, spikelet number per spike, kernel number per spike, thousand kernel weight, grain weight per main spike and tiller spikes, harvest index, yield, protein and gluten content in grain. Ten out of 11 cultivars had significantly lower yield than standards (from -23 to 58 %). Almost all cultivars were characterized with significantly lower plant height (from -16 to -43 cm), lower thousand kernel weight (from -3.8 to -13.5 g), higher harvest index (to +8.0 percent point) and lower grain weight per main spike (from -0.02 to -0.52 g), than standards. Sunstar cultivar, which had yield at the level of standard cultivar Altaiskaya 70, is recommended as a donor of the Ppd-D1a allele in spring soft wheat breeding for earliness. Cluster analysis carried out on the basis of the considered traits classified cultivars with the Ppd-D1a and Ppd-D1b alleles in two different groups.

яровая мягкая пшеницаскороспелостьурожайностьэлементы структуры урожаяаллель Ppd-D1aселекцияисходный материалspring soft wheatearlinessyieldyield componentsPpd-D1a alleleplant breedinginitial materialReferencesСкороспелость образцов яровой мягкой пшеницы в условиях Среднего Поволжья / Д.Ф. Асхадуллин, Д.Ф. Асхадуллин, Н.З. Василова [и др.] // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2022. – Т. 183, № 3. – С. 66–75.Askhadullin D.F., Askhadullin D.F., Vasilova N.Z., Brykova A.N., Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii, 2022, Vol. 183, No. 3, pp. 66–75. (In Russ.)Сравнительная оценка сортообразцов яровой мягкой пшеницы по комплексу признаков в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России / И.Н. Ворончихина, В.С. Рубец, В.В. Ворончихин [и др.] // Достижения науки и техники АПК. – 2021. – Т. 35, № 10. – С. 32–38.Voronchikhina I.N., Rubets V.S., Voronchikhin V.V. Pyl’nev V.V., Dostizheniya nauki i tekhniki APK, 2021, Vol. 35, No. 10, pp. 32–38. (In Russ.)Волкова Л.В. Исходный материал для селекции сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Кировской области // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2016. – № 2 (39). – С. 7–16.Volkova L.V., Vestnik NGAU (Novosibirskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet), 2016, No. 2 (39), pp. 7–16. (In Russ.)Скороспелость и морфотип сортов мягкой пшеницы Западной и Восточной Сибири / С.Э. Смоленская, В.М. Ефимов, Ю.В. Кручинина [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2022. – Т. 26, № 7. – С. 662–674.Smolenskaya S.E., Efimov V.M., Kruchinina Yu.V. Nemtsev B.F., Chepurnov G.Yu., Ovchinnikova Е.S., Belan I.А., Zuev Е.V., Zhou Chenxi, Piskarev V.V., Goncharov N., Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii, 2022, Vol. 26, No. 7, pp. 662–674. (In Russ.)Сидоров А.В. Селекция яровой пшеницы в Красноярском крае: монография. – Красноярск, 2018. – 208 с.Sidorov A.V., Selektsiya yarovoi pshenitsy v Krasnoyarskom krae (Spring wheat breeding in Krasnoyarsk krai), Krasnoyarsk, 2018, 208 p. (In Russ.)Создание конкурентоспособных сортов зерновых культур для условий Сибири / И.Е. Лихенко, Г.В. Артемова, Е.А. Салина [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2015. – № 54. – С. 181–185.Likhenko I.E., Artemova G.V., Salina E.A. Sovetov V.V., Likhenko N.N., Grigor’’ev Yu.N., Bakharev A.V., Ponomarenko V.I., Kostikova I.V., Likhenko N.I., Ageeva E.V., Shraiber P.P., Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2015, No. 54, pp. 181–185. (In Russ.)Identification of genetic loci for early maturity in spring bread wheat using the association analysis and gene dissection / A.A. Kiseleva, I.N. Leonova, E.V. Ageeva [et al.] // PeerJ. – 2023. – Vol. 11. – P. e16109.Kiseleva A.A., Leonova I.N., Ageeva E.V. et al., Identification of genetic loci for early maturity in spring bread wheat using the association analysis and gene dissection, PeerJ, 2023, Vol. 11, pp. e16109.Comparative AFLP mapping of Triticum monococcum genes controlling vernalization requirement / J. Dubcovsky, D. Lijavetzky, L. Appendino [et al.] // Theoretical and Applied Genetics. – 1998. – Vol. 97. – P. 968–975.Dubcovsky J., Lijavetzky D., Appendino L. et al., Comparative AFLP mapping of Triticum monococcum genes controlling vernalization requirement, Theoretical and Applied Genetics, 1998, Vol. 97, pp. 968–975.Allelic variation at the vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1, Vrn-D1, and Vrn-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit / X.K. Zhang, Y.G. Xiao, Y. Zhang [et al.] // Crop Science. – 2008. – Vol. 48, No. 2. – P. 458–470.Zhang X.K., Xiao Y.G., Zhang Y. et al., Allelic variation at the vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1, VrnD1, and Vrn-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit, Crop Science, 2008, Vol. 48, No. 2, pp. 458–470.Stelmakh A.F. Genetic systems regulating flowering response in wheat // Euphytica. – 1998. – Vol. 100. – P. 359–369.Stelmakh A.F., Genetic systems regulating flowering response in wheat, Euphytica, 1998, Vol. 100, pp. 359–369.Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 815. Мягкая пшеница. Молекулярное тестирование аллелей Vrnи Ppd-генов у допущенных к использованию в Российской Федерации селекционных сортов / Н.С. Лысенко, А.А. Киселева, О.П. Митрофанова [и др.]. – СПб.: ВИР, 2014. – 30 с.Lysenko N.S., Kiseleva A.A., Mitrofanova O.P. Potokina E.K., Katalog mirovoi kollektsii VIR. Vypusk 815. Myagkaya pshenitsa. Molekulyarnoe testirovanie allelei Vrni Ppd-genov u dopushchennykh k ispol’zovaniyu v Rossiiskoi Federatsii selektsionnykh sortov (Catalogue of the VIR global collection. Issue 815. Bread wheat. Molecular testing of alleles of Vrn and Ppd genes in breeding varieties approved for use in the Russian Federation), Saint-Petersburg: VIR, 2014, 30 p. (In Russ.)Pérez-Gianmarco T.I., Slafer G.A., González F.G. Wheat pre-anthesis development as affected by photoperiod sensitivity genes (Ppd-1) under contrasting photoperiods // Functional plant biology. – 2018. – Vol. 45, Iss. 6. – P. 645–657.Pérez-Gianmarco T.I., Slafer G.A., González F.G., Wheat pre-anthesis development as affected by photoperiod sensitivity genes (Ppd-1) under contrasting photoperiods, Functional plant biology, 2018, Vol. 45, Iss. 6, pp. 645–657.Phenotypic effects of the flowering gene complex in Canadian spring wheat germplasm / A. Kamran, H.S. Randhawa, C. Pozniak [et al.] // Crop Science. – 2013. – Vol. 53, N 1. – P. 84–94.Kamran A., Randhawa H.S., Pozniak C. et al., Phenotypic effects of the flowering gene complex in Canadian spring wheat germplasm, Crop Science, 2013, Vol. 53, No. 1, pp. 84–94.Лепехов С.Б. Перспектива внедрения аллеля Ppd-D1a в сорта яровой мягкой пшеницы в России // Генетика. – 2022. – Т. 58, № 1. – С. 27–34.Lepekhov S.B., Genetika, 2022, Vol. 58, No. 1, pp. 27–34. (In Russ.)Eagles H.A., Cane K., Vallance N. The flow of alleles of important photoperiod and vernalisation genes through Australian wheat // Crop and Pasture Science. – 2009. – Vol. 60, N 7. – P. 646–657.Eagles H.A., Cane K., Vallance N., The flow of alleles of important photoperiod and vernalisation genes through Australian wheat, Crop and Pasture Science, 2009, Vol. 60, No. 7, pp. 646–657.Genetic variation for flowering time and height reducing genes and important traits in western Canadian spring wheat / H. Chen, N.P. Moakhar, M. Iqbal [et al.] // Euphytica. – 2016. – Vol. 208. – P. 377–390.Chen H., Moakhar N.P., Iqbal M., et al., Genetic variation for flowering time and height reducing genes and important traits in western Canadian spring wheat, Euphytica, 2016, Vol. 208, pp. 377–390.Global status of 47 major wheat loci controlling yield, quality, adaptation and stress resistance selected over the last century / J. Zhao, Z. Wang, H. Liu [et al.] // BMC Plant Biology. – 2019. – Vol. 19, N 1. – P. 1–14.Zhao J., Wang Z., Liu H., et al., Global status of 47 major wheat loci controlling yield, quality, adaptation and stress resistance selected over the last century, BMC Plant Biology, 2019, Vol. 19, No. 1, pp. 1–14.Genetic Resources Information System for Wheat and Triticale – URL: http://wheatpedigree.net.http://wheatpedigree.netA pseudo-response regulator is misexpressed in the photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum L.) / J. Beales, A. Turner, S. Griffiths [et al.] // Theoretical and applied genetics. – 2007. – Vol. 115. – P. 721–733.Beales J., Turner A., Griffiths S., et al., A pseudo-response regulator is misexpressed in the photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum L.), Theoretical and applied genetics, 2007, Vol. 115, pp. 721–733.Green revolution ‘stumbles’ in a dry environment: Dwarf wheat with Rht genes fails to produce higher grain yield than taller plants under drought / S. Jatayev, A. Kurishbayev, L. Zotova [et al.] // Plant, Cell & Environment. – 2020. – Vol. 43, N 10. – P. 2355–2364.Jatayev S., Kurishbayev A., Zotova L. et al., Green revolution ‘stumbles’ in a dry environment: Dwarf wheat with Rht genes fails to produce higher grain yield than taller plants under drought, Plant, Cell & Environment, 2020, 43, No. 10, pp. 2355–2364.Effect of variation for major growth habit genes on maturity and yield in five spring wheat populations / N.K. Blake, S.P. Lanning, J.M. Martin [et al.] // Crop Science. – 2009. – Vol. 49, N 4. – P. 1211–1220.Blake N.K., Lanning S.P., Martin J.M. et al., Effect of variation for major growth habit genes on maturity and yield in five spring wheat populations, Crop Science, 2009, Vol. 49, No. 4, pp. 1211–1220.Agronomic performance of hard red spring wheat isolines sensitive and insensitive to photoperiod / J. Dyck, M. Matus-Cadiz, P. Hucl [et al.] // Crop science. – 2004. – Vol. 44, N 6. – P. 1976–1981.Dyck J., Matus-Cadiz M., Hucl P. et al., Agronomic performance of hard red spring wheat isolines sensitive and insensitive to photoperiod, Crop science, 2004, Vol. 44, No. 6, pp. 1976–1981.Floret development in near isogenic wheat lines differing in plant height / D.J. Miralles, S.D. Katz, A. Colloca [et al.] // Field Crops Research. – 1998. –Vol. 59, N 1. – P. 21–30.Miralles D.J., Katz S.D., Colloca A. et al., Floret development in near isogenic wheat lines differing in plant height, Field Crops Research, 1998, Vol. 59, No. 1, pp. 21–30.Sakamoto T., Matsuoka M. Generating high-yielding varieties by genetic manipulation of plant architecture // Current Opinion in Biotechnology. – 2004. –Vol. 15. – P. 144–147.Sakamoto T., Matsuoka M., Generating high-yielding varieties by genetic manipulation of plant architecture, Current Opinion in Biotechnology, 2004, Vol. 15, pp. 144–147.Simmonds N.W. Yields of cereal grain and protein // Experimental Agriculture. – 1996. – Vol. 32, N 3. – P. 351–356.Simmonds N.W., Yields of cereal grain and protein, Experimental Agriculture, 1996, Vol. 32, No. 3, pp. 351–356.

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