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

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 проекта 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

Руководитель Потоцкая 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

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 слова озимая 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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. 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)
10.31367/2079-8725-2023-87-4-21-27

2. 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)

3. 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)

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., 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)

6. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Чурсин А.С., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Генотипирование сортов озимой пшеницы для селекции на урожайность в условиях Западной Сибири Аграрный научный журнал (год публикации - 2024)

7. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Туруспеков Е.К., Моргунов А.И., Чурсин А.С., Ковальчук A.M., Шаманин В.П. Генотипирование коллекции озимой мягкой пшеницы с использованием KASP-маркеров в условиях Западной Сибири Тезисы докладов VIII съезда ВОГиС, г. Саратов, Тезисы докладов VIII съезда ВОГиС (14–19 июня 2024 г.). – Саратов, 2024. – С. 668. (год публикации - 2024)

8. Pototskaya I.V., Shepelev S.S., Turuspekov Y.K., Morgounov A.I., Chursin A.S., Kovalchuk A.M., Savin T.V., Shamanin V.P. Breeding and genetic evaluation of International winter wheat collection under conditions of Western Siberia Siberian journal of Life Science and Agriculture, Т. 16, № 6 (год публикации - 2024)

9. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Чурсин А.С., Ковальчук А.М., Шаманин В.П. Идентификация генов качества зерна среди сортов озимой мягкой пшеницы Зерновое хозяйство России, Т. 16. № 2. С. 43-48. (год публикации - 2024)
10.31367/2079-8725-2024-91-2-43-48

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основные научные результаты за 2024 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». 1. Существенное влияние на формирование урожайности сортов озимой пшеницы в условиях Западной Сибири оказывает морозо- и зимостойкость. Выживаемость растений в процессе перезимовки разных эколого-географических групп составила: для образцов из России 56,9%, Болгарии – 59,3%, Турции – 50,5%, США – 56,9% и международной программы ТCI – 58,6%. Рекомендуются в качестве источников в селекции на повышение зимо-стойкости и урожайности образцы Жива, К 18918, Донна, Губернатор Дона, Донэра (Россия), DarunokPоdilla (Болгария), Gelibolu, Bayraktar 2000 (Турция), SYWolf, KS13DH0039-99 (США), WBLL1*2 / Kuruku…, Gondvana // HBK0935-29-15… (TCI), имеющие высокий процент перезимовки (53–72%) и урожайность (238–440 г/м2). 2. Выявлена средняя связь урожайности с вегетационным индексом у российских сортов – r = 0,30–0,58 (уровень значимости Р = 0,37 при Р = 0,05) и за-рубежных сортов – r = 0,38–0,54 (уровень значимости Р = 0,22 при Р = 0,05). Сорта озимой пшеницы Жива, Алексеич, К 18918, Вестница (Россия), Darunok Podilla (Болгария), KS13DH0030-32, KS100610K-7 (США), Gondvana // HBK0935-29-15…, SG-U 7067 /5/ TEMU39.76…, WBLL1*2 / Kuruku /5/ Chuen Mai-18 (TCI) отличались более высокими показателями NDVI и вошли в топ сортов разных экологических групп с максимальной урожайностью. 3. В популяции изученных сортообразцов отмечено максимальное количество локусов (18), ассоциированных с урожайностью и компонентами продуктивности, в генотипах из Турции и США. Носителей минорных аллелей с час-тотой встречаемости 0,021–0,167, сопряженных с длиной колоса, массой зерна главного колоса, массой 1000 зерен – ipbb_ta_197, ipbb_ta_219, ipbb_ta_257, ipbb_ta_263 целесообразно использовать в качестве исходного материала для расширения генетического разнообразия сортов озимой пшеницы: Конкурент, Барыня (Россия), Damla (Турция), Ladd (Болгария), CO13D1299, KS13DH0030-29, KS13DH0024-48, SY Wolf (США); Saulesku #44 / TR810200…(TCI). 4. Выделены высокоурожайные (278–440 г/м2) генотипы с максимальным сочетанием SNP-локусов (25–36), сопряженных с признаками скороспелости, урожайности, качества зерна, устойчивости к грибным болезням, которые представляют селекционную ценность как генетические источники ценных признаков для программ гибридизации озимой пшеницы в условиях Западной Сибири: Жива, Алексеич, Золушка, Л 2293 К 2-4, Донская Лира, Донна (Рос-сия), Kalyta, Kisla, Darunok Pоdilla (Болгария); Gelibolu, MV-Ispan, Bayraktar 2000 (Турция); SY Wolf, KS13DH0030-29, KS13DH0030-32, KS13DH0020-59, KS100610K-7, KS13DH0039-99 (США); WBLL1*2 / Kuruku /5 / Chuen-Mai 18…, Sonmez 01 / Ahmetaga …, Gondvana // HBK0935-29-15 …, SG-U 7067 /5/ Temu 39.76…(TCI). 5. Показатели белка, клейковины и числа падения коллекционных образ-цов разного географического происхождения соответствовали категории сильной пшеницы (ГОСТ 34702-2020) – ≥13,5% , ≥28% и ≥290 сек соответственно, а стекловидность зерна (≥55%) – категории ценной пшеницы. Представляют интерес как источники для повышения качества зерна в условиях Западной Сиби-ри: Донская Лира, Донэко, Донэра, К 18918, Л 2293 К 2-4 (Россия); Kisla (Бол-гария); KS13DH0030-29, KS13DH 002722, KS13DH0039-99 (США); Sonmez 01 / Ahmetaga //Sonmez 01… (TCI). 6. Выделены лучшие сортобразцы КАСИБ-24 из селекционных учреждений Омского ГАУ, Омского АНЦ и Самарского НИИСХ. Средняя урожайность образцов данных учреждений составила 2,8–3,4 т/га при зимостойкости 60–65%, средней устойчивости к тифулезу (5–6 баллов) и высокой устойчивости к мучнистой росе (8–9 баллов). Рекомендуются для включения в гибридизацию с целью повышения перезимовки растений и урожайности озимой пшеницы сорта и линии с комплексом полезных признаков: Линия №5 (Омский ГАУ), Линия 34/21 (Омский АНЦ), Эритроспермум 955, Эритроспермум 956 (Самарский НИИСХ). 7. В конкурсном сортоиспытании выделены высокоурожайные линии Эритроспермум 1/22 (Донна // Ukr.-Od.1530.94 / Ae.sq.(392)) и Эритроспермум 4/22 (Донэра // Ukr.-Od.1530.94 / Ae.sq.(392)), которые характеризовались повышенной зимостойкостью 84–85%, средней устойчивостью к грибным болезням при урожайности 5,10–5,60 т/га. 8. Проведен анализ эффектов генов, сцепленных с KASP-маркерами, в фенотипическое проявление хозяйственно-ценных признаков у коллекционных образцов озимой пшеницы. Гены, сцепленные с SNP-локусами, вносили значимый вклад в повышение урожайности: ipbb_ta_149 – на 102,5 г/м2 или 49,5% (6 образцов); ipbb_ta_283 – на 56,1 г/м2 или 27% (59 образцов). Достоверно высокий эффект отмечен по генам с плейотропным эффектом на большое количество изученных признаков: ipbb_ta_258 (14 признаков); ipbb_ta_283 (13 признаков); ipbb_ta_165, ipbb_ta_239 (11 признаков); ipbb_ta_130, ipbb_ta_305 (9 при-знаков); ipbb_ta_151, ipbb_ta_236 (8 признаков). 9. В питомнике гибридизации в 2024 г. проведено 203 комбинации скрещиваний с привлечением лучших отечественных сортов озимой пшеницы, образцов международной коллекции, линий синтетической пшеницы и сортообразцов питомника КАСИБ-24. Всего получено 8950 гибридных зерен, завязываемость семян в среднем по гибридным комбинациям составила 43,9%. 10. Выделены образцы, представляющие интерес в качестве источников для создания сортов озимой пшеницы с улучшенной питательной ценностью зерна: Губернатор Дона, Донской сюрприз, Алексеич, Золушка, Анка, Танаис, К 18918 (Россия); Darunok Podilla (Болгария); Gelibolu, MV-Dandar, Bayraktar 2000 (Турция); KS13DH0020-59, KS100610K-7, KS13DH0030-32 (США); SUNCO / 2*PASTOR …, BEZ/F10S-1…, ORH010085 / 2*Agripro Palomino-1…, Bonito-37/MV10-2000 /…, TAM 200 / KAUZ … (TCI).

Публикации