Доноры аллеля Ppd-D1a для селекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость

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.

1. Скороспелость 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Сидоров А.В. Селекция яровой пшеницы в Красноярском крае: монография. – Красноярск, 2018. – 208 с.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Stelmakh A.F. Genetic systems regulating flowering response in wheat // Euphytica. – 1998. – Vol. 100. – P. 359–369.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Лепехов С.Б. Перспектива внедрения аллеля Ppd-D1a в сорта яровой мягкой пшеницы в России // Генетика. – 2022. – Т. 58, № 1. – С. 27–34.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Genetic Resources Information System for Wheat and Triticale – URL: http://wheatpedigree.net.

19. A 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. Sakamoto T., Matsuoka M. Generating high-yielding varieties by genetic manipulation of plant architecture // Current Opinion in Biotechnology. – 2004. –Vol. 15. – P. 144–147.

25. Simmonds N.W. Yields of cereal grain and protein // Experimental Agriculture. – 1996. – Vol. 32, N 3. – P. 351–356.