КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-16-20006
НазваниеФенотипирование и генотипирование сортов и линий озимой пшеницы по зимостойкости, признакам продуктивности растений, качеству зерна, устойчивости к болезням и засухе, выявление источников и создание исходного материала для селекции в Западной Сибири
РуководительПотоцкая Инна Владимировна, Доктор сельскохозяйственных наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина", Омская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2025 г. |
Конкурс№77 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс).
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-104 - Агробиотехнологии
Ключевые словаозимая пшеница, сорт, линия, компоненты продуктивности, зимостойкость, устойчивость к болезням, устойчивость засухе, качество зерна, идентификация генов, KASP-маркеры, маркер-ориентированная селекция
Код ГРНТИ68.35.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Актуальность: Западная Сибирь является одним из ведущих регионов страны по производству высококачественного зерна пшеницы. Однако периодически повторяющиеся засухи и эпифитотии болезней во влажные годы оказывают негативное влияние на стабильность урожайности и качества зерна яровой пшеницы, которая является основной культурой в регионе. Коэффициент варьирования урожайности пшеницы по годам увеличивается в связи с потеплением климата.
Озимая пшеница, в сравнении с яровой, эффективнее использует зимние запасы влаги, имеет более высокий потенциал урожайности и способна обеспечить более высокую стабильность производства зерна. Сдерживающим фактором увеличения площади возделывания этой культуры в регионе являются низкие показатели сортов, включенных в Госреестр, по зимостойкости, качеству зерна, устойчивости к болезням и раннелетней засухе, что в конечном итоге не дает существенных преимуществ озимой пшеницы над яровой. В настоящее время в западных регионах России и в мире достигнут значительный прогресс в селекции озимой пшеницы на урожайность, зимостойкость, устойчивость к болезням, засухоустойчивость, о чем свидетельствуют достижения национального центра зерна им. П.П. Лукьяненко (г. Краснодар), ФГБНУ «АНЦ «Донской», ФИЦ «Немчиновка», в США, Канаде, Болгарии, международном центре CIMMYТ и др. В Омском ГАУ скрещиванием лучших сортов российской селекции с линиями синтетической пшеницы, полученными гибридизацией тетраплоидных сортов твердой пшеницы (Triticum durum) с различными формами диплоидного дикорастущего эгилопса (Aegilops tauschii), созданы зимостойкие формы озимой пшеницы с комплексной устойчивостью к болезням и засухе, которые совместно с современными сортами российской и мировой селекции составляют уникальную коллекцию.
Выявление среди сформированной международной коллекции из 140 сортов и 100 линий новых источников хозяйственно-ценных признаков, их идентификация с помощью ДНК-маркеров, является актуальной задачей для решения вопросов целенаправленного подбора родительских форм при создании исходного материала и повышения эффективности селекции на основе маркер-контролируемого отбора. Решение поставленных в проекте задач будет способствовать ускорению процессов выведения сортов озимой пшеницы, отвечающих современным требованиям сельскохозяйственного производства в условиях Западной Сибири.
Научная новизна: В международной коллекции из 140 сортов и 100 селекционных линий озимой пшеницы будут выявлены источники хозяйственно-ценных признаков, из них в 192 сортах и линиях ДНК-маркерами идентифицированы гены, сопряженные с компонентами продуктивности растений, зимостойкостью, параметрами корневой системы, устойчивостью к засухе, болезням и качеством зерна, установлен вклад генов в фенотипическое проявление изученных хозяйственно-ценных признаков, будет разработана технология маркер-ориентированной селекции, на основе которой маркер-контролируемым подбором родительских форм и отбором линий в селекционных питомниках создан исходный материал для выведения сортов озимой пшеницы в условиях Западной Сибири.
Ожидаемые результаты
1. В международной коллекции из 140 сортов и 100 линий озимой пшеницы будут выявлены источники высокой зимостойкости, урожайности зерна, засухоустойчивости и признаков продуктивности растений, параметров корневой системы, устойчивости к болезням и качества зерна, которые будут рекомендованы российским участникам программы КАСИБ для использования в селекционных программах по озимой пшенице.
2. Будет сформирована генетическая коллекция озимой пшеницы из 192 сортов и линий с идентифицированными генами по основным хозяйственно-ценным признакам, для маркер-контролируемого подбора родительских форм и отбора при создании исходного материала для селекции и использования в геномных технологиях.
3. Выделены источники повышенного содержания полезных макро- и микроэлементов в зерне (Ca, K, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn), которые будут рекомендованы для выведения сортов озимой пшеницы с функциональными свойствами хлеба и кондитерской продукции.
4. Созданы гибриды и выделены линии с ценными генами в качестве исходного материала для селекции озимой пшеницы в регионе.
5. Разработана технология маркер-ориентированной селекции, предназначенная для повышения точности подбора родительских форм при гибридизации, эффективности отбора линий в питомниках селекционного процесса, сокращения срока создания сортов в условиях Западной Сибири.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Основные научные результаты за 2023 год по проекту: «Фенотипирование и генотипирование сортов и линий озимой пшеницы по зимостойкости, признакам продуктивности растений, качеству зерна, устойчивости к болезням и засухе, выявление источников и создание исходного материала для селекции в Западной Сибири».
На опытном поле Омского ГАУ проведена оценка коллекции сортообразцов озимой мягкой пшеницы российской селекции (29 шт.), из международной коллекции (65 шт.) и линий из питомников – контрольного и предварительного сортоиспытания, выявлены источники хозяйственно-ценных признаков:
1. Установлена достоверная корреляция между выживаемостью растений после перезимовки и урожайностью (r = 0,68; p 0,05 = 0,36 для российских сортообразцов и (r = 0,48; p 0,05 = 0,25) для зарубежных сортообразцов. Наиболее высокий процент перезимовки (62–77%) и урожайность (471–539 г/м2) имели сорта Донэко, Донская Лира, Золушка, Донна, Донэра, Вестница (Ростовский АНЦ); Этнос, Жива (НЦЗ им. П.П Лукьяненко), лучшие зарубежные сортообразцы имели урожайность 466–527 г/м2 и процент перезимовки 64–77%. Выделенные сортообразцы рекомендуются в качестве источников для селекции на повышение зимостойкости и урожайности.
2. Сорта Донэко, Донна, Донэра, Вестница (Ростовский АНЦ), Донской Маяк, Донской сюрприз (АНЦ Донской), Граф, Дуплет, Этнос (НЦЗ им. П.П Лукьяненко) с максимальными значениями вегетационного индекса и более плавной динамикой накопления биомассы (NDVI = 0,60–0,71) имели более высокий уровень урожайности – 359–539 г/м2.
3. Более низкие показатели температуры листовой поверхности (32,0–33,8 Co) характеризовали оптимальный водный баланс растения в условиях засухи и позволили выделить более засухоустойчивые генотипы: Дон 107; Ростовчанка 5 (Донской АНЦ); Л 2293 К 2-4; К 18918; Гром (НЦЗ им. П.П. Лукьяненко) Damla (Турция); SG-U 7067/5/TEMU39.76 (Мексика), BITOP/MUFITBEY; KS13DH0039-99; SY Wolf; (США). Данные сортообразцы можно рекомендовать для использования в селекции на повышение засухоустойчивости сортов пшеницы.
4. Сорта и линии из Ростовской области, Краснодара, США и Мексики представляют интерес для повышения засухоустойчивости и увеличения параметров корневой системы в условиях раннелетней засухи Западной Сибири: Вестница (Ростовский АНЦ), Дон 107 (АНЦ Донской), Этнос, Гурт, Жива, Граф, Дуплет (НЦЗ им. П.П Лукьяненко); SY Wolf, KS13DH0020-59, Whetstone, KS100610K-7, KS020638~5 / Gallagher, KS14DH 0013-19 (США); Attila*2 / ESDA // MASON) / (HBK0935-7-4, MV233-05 // Pantheon / Bluegil-2 /3/ Gondvana, ORH010085 / 2*Agripro Palomino-1, Saulesku #44 / TR810200 // QUAIU (Мексика).
5. Российские сортообразцы формировали повышенную озерненность, продуктивность колоса и Кхоз. главного колоса: Губернатор Дона, Донэко, Донская Лира, Золушка, Донна, Донэра (Ростовский АНЦ); Донской Маяк, Донской сюрприз, Конкурент, Ростовчанка 5, Дон 107, Ростовчанка 7, Танаис (АНЦ Донской); Этнос, Л 2293 К 2-4, Жива, Дуплет (НЦЗ им. П.П Лукьяненко). Зарубежные образцы, имели преимущество по продуктивной кустистости, озерненности колоса и массе 1000 зерен: Pcelina (Болгария); Mv-Ispan, Damla (Турция); KS13DH0045-84, KS13DH0030-32, KS13DH0013-123, Judee, Whetstone, KS020638~5 / Gallagher (США); Sunco / 2*Pastor/3/ KS89180B-2-1-1, BEZ / F10S-1 // 233/87-15-37 /6; Tosunbey /5 / LCR / SERI /3/ MEX-DW, Gondvana // HBK0935-29-15 / KS90W077-2-2, Bitop / Mufitbey, Bonito-37/MV10-2000/3/SHI#4414, GRISET-9 /4/ AGRI / NAC, OCW03S667T-2 / KS020986~1, Sonmez01 / Ahmataga // Sonmez01 (Мексика).
6. Выделены источники качества зерна с индексом седиментации ≥55 мл и индексом глютена ≥97%: Губернатор Дона, Донэра, Донской маяк, Pcelina, Kalita (Болгария), Mv-Bojtar, Mv-Dandar, Saban (Турция), KS13DH0030-29, KS13DH002722, KS13DH0020-59, Whetstone (США); AGRI / NAC // Attila /4/ C80.1 / 3*Batavia; Kupava/7/ AU /3 /MINN // HK / 38MA /4/; Duster / Billings; Hatcher / KS03HW12-1 // Nudakota; AGRI/NAC // Attila /4/ C80.1 / 3*BATAVIA // 2* (Мексика).
7. Скрещиванием высокоурожайных сортов Донна и Донэра с синтетическими линиями с геномом Ae. tauschii создан оригинальный селекционный материал с широкой адаптивностью, выделены перспективные линии озимой пшеницы, которые испытывались в ПСИ: № 130-4, 131-1, 133-2–133-7 (Донна // Ukr-Od. 1530.94 / Ae.sq.(1027); Донэра // Ukr-Od. 1530.94 / Ae.sq.(392)) с урожайностью 3,75–5,30 т/га, процентом перезимовки 5,0–8,0 баллов и устойчивостью к снежной плесени 4,0–7,0 баллов.
8. В предварительном сортоиспытании выделены линии, в родословной которых озимая тритикале в качестве материнского компонента скрещивания, они имели повышенную зимостойкость и устойчивость к снежной плесени: №19–21 и 64 из гибридной комбинации Омская тритикале // Ukr-Od. 1530.94 / Ae.sq.(629) с повышенной зимостойкостью (6,0–10,0 баллов), устойчивостью к снежной плесени (6,0–7,0 баллов) и урожайностью 2,34–3,34 т/га. Выделенные линии в селекционных питомниках представляют интерес для практической селекции.
9. Проведена идентификация генов, контролирующих компоненты уро-жайности, признаки адаптивности, устойчивости к болезням и качества зерна 96-ти коллекционных сортообразцов с использованием 55-ти KASP-маркеров. Образцы коллекции озимой мягкой пшеницы были сгруппированы по количеству аллелей, имеющих эффекты локусов количественных признаков (QTL) по признакам урожайности, адаптивности, качества зерна, устойчивости к грибным болезням на четыре группы.
10. Выделены коллекционные образцы и линии озимой мягкой пшеницы с наибольшим числом аллелей с положительным эффектом (34–36) по компонентам урожайности, признакам адаптивности, качества и устойчивости к болезням: Донна, Донская Лира (Ростовский АНЦ); Алексеич, Антонина, Линия 2293 (НЦ зерна им. П.П. Лукьяненко); GTP Rada (Болгария); SY Wolf (США), SAULESKU #44/TR810200//QUAIU, WBLL1*2/KURUKU/5/CHUEN-MAI-18 (Мексика). Данные образцы рекомендуются для включения в гибридизацию на создание высокопродуктивных сортов мягкой пшеницы, адаптивных к неблагоприятным факторам среды.
Публикации
1. Айдаров А.Н., Шепелев С.С., Пoтoцкaя И.В., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Многолетняя пшеница международной коллекции СIMMYТ как исходный материал для селекции озимой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири Вестник Омского ГАУ, № 3 (51). С. 7-16. (год публикации - 2023)
2. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Изучение коллекции сортообразцов озимой пшеницы зарубежной селекции в условиях Западной Сибири Вестник Красноярского государственного аграрного университета, № 12. (год публикации - 2023)
3. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Чурсин А.С., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Селекционная оценка сортообразцов озимой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири Зерновое хозяйство России, Т. 15. №4. С. 21-27. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31367/2079-8725-2023-87-4-21-27
4. Шаманин В.П., Чурсин А.С., Шепелев С.С., Кузьмин О.Г., Потоцкая И.В. Стратегия селекции пшеницы в Омской ГАУ в условиях глобальных вызовов и обеспечения импортонезависимости Импортонезависимость и продовольственная безопасность: глобальные вызовы и стратегические тренды развития АПК в условиях трансформации международных экономических отношений: Изд-во Ом-ский ГАУ (14 июня 2023 г.). - Омск., Омск, 2023 – С. 87-91. (год публикации - 2023)
5. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Айдаров А.Н., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Use of perennial wheat accessions in the winter wheat breeding under conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts // The 7th International Scientific Conference (Jule 10–15, 2023, Kazan, Russia). – Kazan:, «Genetics, genomics, bioinformatics and biotechnology». Kazan, Tatarstan, Russia (July 10-15, 2023). – Р. 320. (год публикации - 2023)