Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Основные научные результаты за 2022 год по проекту: «Высокопроизводительное генотипирование современных сортов яровой мягкой пшеницы России, Казахстана и ландрас из коллекции ВИР, выявление ценных генов и создание гибридного материала на основе выделенных источников высокой урожайности, качества зерна, устойчивости к негативным абиотическим и биотическим факторам среды» следующие: 1. Выявлены фенотипические и генетические источники для селекции на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам, компонентам продуктивности, урожайности и качества зерна среди 100 стародавних сортов яровой мягкой пшеницы (ландрас), включенных в коллекцию ВИР до 1951 г., а также среди 150 лучших сортов так называемого «основного набора» КАСИБ (ОН-КАСИБ), созданных в селекционных учреждениях России и Казахстана и выделенных по результатам их комплексной оценки участниками программы КАСИБ за период с 2000-2020 гг. 2. В условиях южной лесостепи Западной Сибири основная часть ландрас имели продолжительность периода вегетации на уровне среднераннего стандарта Памяти Азиева (79–80 сут.). 3. Установлено, что ландрасы, среди которых встречаются и образцы полбы (T. dicoccum), из Средней Азии (Кыргызстан, Таджикистан и Узбекистан) по некоторым признакам корневой системы имеют более высокие значения: длина (68,6 и 63,4 см), степень разветвления (190,5 и 212,3 шт.), по числу окончаний (107,6 и 111,3 шт.) и перекрестков (13,9 и 14,6 шт.), что свидетельствует об их значимости как источников для улучшения признаков корневой системы. 4. По комплексу признаков корневой системы среди ландрас выделены источники для селекции на засухоустойчивость: из Ростовской области и Алтайского края - Лютесценс 5 (к-22471), Голуха (к-26446), Русак (11373), к-22687, НОЭ (к-23303); из Казахстана - к-25051 , к-35623, к-34400; Средней Азии - Богаре Бугдай, Красная (к-29619), Сандык (к-39267), Хозяйственный образец №151 (к-25195, к-25225); T. dicoccum - к-1593 (Германия) и к-11750 (Армения). Из питомника ОН-КАСИБ: сорта российской селекции - ЛД 25 (Саратовский НИИ Ю-В), Лютесценс 1003 (Алтайский НЦА); казахстанской селекции - СамГАУ (Каз. НПЦ ЗиР), Фитон С50 ЧС, Фитон 43 (НПЦ «Фитон»). 5. В период атмосферной температуры выше 25°С, корреляция между температурой листьев растений в фазе молочной спелости и полученной урожайностью зерна у сортов стародавней пшеницы не выявлена, а у современных сортов отмечена на уровне среднего отрицательного значения (r = –0,38 при уровне значимости Р05 = 0,17), что свидетельствует о более низкой устойчивости современных сортов к высоким температурам атмосферного воздуха в период молочной спелости. 6. Стародавние сорта имели урожайность в пределах 200–270 г/м2 и существенно уступали сортам современной селекции (370–402 г/м2), которые отличаются большей массой колоса (1,5 г), 1000 зерен, более крупной зерновкой (ширина зерновки 3,2 мм, площадь – 15,7 мм2), более широким флаговым листом (0,8–0,9 см) и его общей площадью (13,6–14,1 см2). Для селекции в питомнике ОН-КАСИБ выделены источники для повышения урожайности зерна пшеницы.. 7. Генотипированием ландрас с использованием 64-х KASP-маркеров идентифицированы гены устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине: LrCen, Lr14a, Sr2, Sr9В, Sr11, Sr33; ген устойчивости к септориозу Tsn1, гены засухоустойчивости TaDreb-B1 и 1-feh w3, ген возрастной устойчивости к стеблевой ржавчине Sr2. Выявлены источники указанных генов для селекции на устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды. 8. Выявлена селекционная ценность ландрас для улучшения признаков качества: среднее содержание белка в зерне по группам из разных регионов (18,2–18,6%), клейковины (41,6–43,0%), сырой клейковины в муке (46,6–49,4%) и зольности (1,6–1,7%). Проведена идентификация генов, обусловливающих хлебопекарное качество и выявлены источники аллелей Glu-D1d, Glu-B1al (Bx7 OE), гена Gpc-B1, детерминирующего повышенное содержание белка в зерне, TaGS-D1a, ассоциированного с повышенной массой зерновки. 10. Выполнен компьютерный анализ 6000 цифровых изображений, полученными видео-оцифровкой RGB (Red, Green, Blue – красного, зеленого и синего) сигналов, производимых фотокамерой Nicon D5100, в три фазы вегетации растений: выход в трубку, колошение и цветение под углом наклона камеры на 45о и 90о. По коэффициентам линейных корреляций определена связь между показателями RGB и селекционно-значимыми признаками. Полученные данные свидетельствуют о практической значимости использования анализа цифровых изображений для оценки развития листового аппарата, сопряженного с признаками корневой системы, восприимчивости к листовым патогенам и отдельными компонентами продуктивности растений. 11. Проведено полногеномное генотипирование 150 сортов яровой мягкой пшеницы «основного набора» КАСИБ и коллекции стародавних сортов пшеницы из коллекции ВИР с помощью платформы Affymetrix 135K (Германия, www.traitgenetics.de) для последующего ассоциированного маркирования и сравнительной оценки генетического разнообразия данных коллекций исходного материала.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Основные научные результаты за 2023 год по проекту: «Фенотипирование и генотипирование стародавних сортов яровой мягкой пшеницы и основного набора из питомников международной программы КАСИБ, идентификация локусов, ассоциированных с признаками продуктивности растений, устойчивости к засухе, болезням и качества зерна для маркер-ориентированной селекции в Западной Сибири» следующие: 1. Материалом для исследования служили 100 стародавних сортов из коллекции ВИР, собранных в период с 1908 по 1951 гг. и 150 современных сортов основного набора из питомников КАСИБ, созданных в селекционных учреждениях России и Казахстана за период с 2000–2020 гг. На опытном поле Омского ГАУ сорта высевали сеялкой ССФК-7, площадь делянок 1м², повторность в 4-х кратная. Изучаемые сорта оценили по вегетационному периоду, признакам устойчивости к болезням, параметрам корневой системы, компонентам продуктивности растений и качеству зерна. Выполнен компьютерный анализ 6000 цифровых изображений, полученных видео-оцифровкой RGB (Red, Green, Blue – красного, зеленого и синего) сигналов, производимых фотокамерой Nicon D5100, в три фазы вегетации растений: выход в трубку, колошение и цветение под углом наклона камеры на 45о и 90о. По результатам полногеномного генотипирования изученных сортов на платформе Affymetrix (Германия, www.traitgenetics.de) проведен анализ ассоциаций маркер-признак (MTA) c использованием мультилокусной модели BLINK по 89-ти хозяйственно-ценным признакам. 2. Установлено, что сортообразцы ландрас в среднем имели межфазный периода всходы – колошение на уровне среднераннего стандарта Памяти Азиева (40–41 сут.), современные сорта в целом более позднеспелые у них период всходы – колошение в среднем составил 45 суток. Флаговый лист стародавних сортов имеет меньшие размеры, чем у современных сортов пшеницы. Получены значимые отрицательные корреляции (r = -0,35 – -0,77) между показателями размера листовой пластинки яровой пшеницы и значениями спектра RGB: чем меньше параметры листа, тем темнее и насыщенней цветовая палитра. 3. В условиях засухи поражения коллекции бурой и стеблевой ржавчиной не отмечено, установлена степень поражения сортообразцов мучнистой росой от 6 до 2 баллов, индекс устойчивости – более 0,81, что свидетельствует о сильной восприимчивости сортообразцов к данной инфекции. Среди коллекции ОН-КАСИБ в качестве источников были выделены сорта с индексом устойчивости 0,66. 4. Определены морфометрические параметры корней стародавних и современных сортов пшеницы: ширина корней, суммарная длина корней, площадь корней, средний диаметр, объем корней, число окончаний корней и др. Отмечены высокие отрицательные корреляции между показателями RGB, при оценке под углом 90о, с параметрами корневой системы в фазу выхода в трубку. Среди ландрас выделены источники по комплексу признаков корневой системы: Перерод (к-1934), Белоколоска (к-8884), Красноколоска местная (к-22396), Голоколоска (к-9207), к-22687, Белотурка (к-26464), Гирка (к-25567), Кубанка (к- 25568), Китайская (к-34506) и др. 5. Выделены генотипы с более низкой температурой листовой поверхности в период атмосферной засухи (температура воздуха выше 25 °С), что свидетельствует об их повышенной засухоустойчивости: Экада 113, Эритроспермум 65, Астана 2 и др. 6. Выявлена средняя связь урожайности с вегетационным индексом (NDVI) – r = 0,31–0,33 (уровень значимости Р = 0,17 при Р = 0,05). Среди современных сортов выделены источники быстрого прироста вегетативной массы: Лютесценс 53-94-98-2, Павлодарская 11, Фитон С 36 ЧС, Экада 113 Эритроспермум 65 и др. 7. Средняя урожайность стародавних сортов не превышала 2,1 т/га, у сортов современной селекции она составила 2,52 т/га. Преимущество современных сортов по урожайности обусловлено в основном большей продуктивностью колоса (1,1 г) и массой 1000 зерен (41,9 г). Ландрасы более склонны к полеганию в сравнении с сортами КАСИБ. Получены достоверные отрицательные корреляции между показателями RGB и признаками массы колоса, массы зерна главного колоса, массы зерна растения, массы 1000 зерен, Кхоз. и урожайности при оценке под углом 90о. Выявленные корреляции целесообразно учитывать для повышения эффективности отбора при селекции в засушливых условиях. 8. Выделены сорта стародавней пшеницы источники высокой антиоксидантной способностью (АОА) для производства продуктов функционального питания и в качестве источников высокого показателя АОА (выше средних значений по выборке) в абсолютных единицах (8,49–14,08 мг∙экв. аскорбиновой кислоты / 100 г. продукта) и относительных единицах DPPH (79,00–89,74%). 9. В качестве источников с повышенным содержанием макро- и микроэлементов в зерне для селекции на улучшение питательной ценности зерна пшеницы можно использовать сорта современной селекции (питомник ОН-КАСИБ): Лютесценс 27-90-98-3 (Павлодарский НИИСХ), Лютесценс 844, Лютесценс 665/1 (Алтайский НИИСХ), Лютесценс 23490 (Челябинский НИИСХ), Лютесценс 96-12, Лютесценс 89-06 (Омский ГАУ). 10. По содержанию белка, клейковины и стекловидности зерна стародавняя пшеница имеет широкое генотипическое разнообразие: белок 15,1-23,1%, клейковина 31,7-57,7%; стекловидность 57,9-62,2%. Современные сорта пшеницы имели более высокие показатели массы 1000 зерен – 41,9 г, выхода муки – 54,7%, седиментации – 39,7 мл и индекса глютена – 96,3%. 11. По результатам полногеномного генотипирования установлено: из 24145 выявленных SNP-локусов схожий полиморфизм в генотипах ландрас и современных сортов отмечен по 1714 SNP-локусам; в коллекции ландрас имеются уникальные 294 SNPs (36% в геноме А; 41% в геноме В; 24% в геноме D); в коллекции современных сортов – 273 SNPs (48% в геноме А; 37% в геноме В; 15% в геноме D); разные аллельные варианты по 530 SNPs – в коллекциях ландрас и современных сортов (44% в геноме А; 40% в геноме В; 16% в геноме D). 12. По результатам полевых и лабораторных исследований, в коллекции ландрас из набора 294-х SNPs выявлены 20 SNPs, ассоциированные с хозяйственно-ценными признаками: С использованием панели картирования ассоциаций T3/Wheat (https://wheat.triticeaetoolbox.org/) были постулированы гены-кандидаты, которые присутствуют в генотипе стародавних сортов и были утрачены в процессе селекции. 13. Из набора 273-х SNPs, два SNPs присутствовали исключительно в современных сортах и полностью отсутствовали в ландрасах – GENE-0777_105 (хромосома 2B), ассоциированный с признаками продуктивности и Tdurum_contig55097_601 (хромосома 5А), соответственно с параметрами корневой системы, оба имели положительный эффект на изученные признаки в 2022–2023 гг. 14. Выделены 46 SNPs, присутствующие как в современных сортах, так и в ландрасах; идентифицированы гены, которые имели значимый эффект на экспрессию хозяйственно-ценных признаков, в том числе с плейотропным эффектом. 15. SNP-маркеры, сцепленные эффективными генами целесообразно использовать в маркер-ориентируемой селекции для эффективности отбора при селекции на повышение урожайности, качества зерна и адаптивности пшеницы к стрессовым факторам.