Биологи ТюмГУ создали и оценили мутантный ячмень с высокой урожайностью

Ячмень (Hordeum vulgare L.) — одна из важнейших зерновых культур как в России, так и за рубежом, находя свое применение в пищевой (крупяной, пивоваренной) и зернофуражной промышленности.

Благодаря универсальности использования и способности переносить сложные почвенно-климатические условия, культура получила широкое распространение.

По состоянию на 2021 г. среди зерновых и зернобобовых культур в Российской Федерации ячмень занимает второе место по посевным площадям (5194,5 тыс. га), уступая лишь пшенице (18321,2 тыс. га). В структуре производства зерновых культур Тюменской области ячмень занимает 118,5 тыс. га.

В Западной Сибири урожай зерна этой ценной культуры подвержен большим колебаниям по годам, что отрицательно сказывается на экономике региона; наибольшее снижение урожайности (в два-три раза) отмечается в засушливые годы.

Сегодня в условиях меняющегося климата, приводящего к возникновению различных неблагоприятных погодных явлений в течение вегетационного периода, продолжает оставаться актуальной необходимость увеличения генетического разнообразия сельскохозяйственных растений с целью получения форм, обладающих качественно новыми селекционноценными признаками и устойчивостью к факторам внешней среды, с привлечением как классических методов (отбор, гибридизация), так и новых (экспериментальный мутагенез, генная инженерия и др.).

Использование индуцированного мутагенеза при выведении сортов сельскохозяйственных культур позволяет создавать новый исходный материал за относительно короткий промежуток времени.

Один из перспективных химических мутагенов — фосфемид, эффективность которого в повышении биологического разнообразия культурных растений была изучена на яровой и озимой мягкой пшенице и на ячмене, в результате чего были получены разнообразные мутантные образцы с ценными биологическими и агрономическими свойствами.

Статья «Комплексная оценка мутантов ячменя по элементам урожайности» биологов ШЕН ТюмГУ Анны Белозеровой, Нины Боме и Дениса Базюка вышла в журнале «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции».

Ученые в своей работе охарактеризовали мутанты ярового ячменя по элементам урожайности и обосновали эффективность отбора перспективных форм с использованием селекционных индексов.

В качестве исходных объектов исследования были использованы три образца ячменя (Hordeum vulgare L.) из мировой коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (по происхождению из России, Эфиопии и Перу) и 44 мутантные формы пятого (М5) и шестого (М6) поколений, созданных на их основе, представляющие собой результат многократных отборов из мутантных популяций, полученных с использованием химического препарата фосфемида — ди-(этиленимид)-пиримидил-2-амидофосфорной кислоты.

Сравнение мутантных форм проводили с исходными образцами и сортами ʻAчaʼ (к-30243, var. nutans) и ʻАбалакʼ (к-31201, var. nutans), включенными в Государственный реестр сортов, рекомендованных для Тюменской области.

Полевое изучение мутантных форм на экспериментальном участке биостанции Тюменского государственного университета «Озеро Кучак», расположенной в Нижнетавдинском районе Тюменской области.

У изученных генотипов прослеживается общая закономерность реакции на водный и тепловой стресс в 2021 г., проявившаяся в снижении урожайности и ее составляющих. Наибольшая чувствительность к неблагоприятным факторам среды наблюдалась по длине колоса и массе зерна с колоса.

Ценность для практической селекции представляют 12 мутантных образцов, характеризующиеся стабильным проявлением признаков продуктивности в меняющихся условиях среды.

На основе селекционных индексов выделены потенциально засухоустойчивые генотипы ПIV19(44), ПIV19(45), ПIII6(82), созданные с помощью химического мутагена фосфемида после обработки семян образца из Перу (C.I. 10995, к-30630) в концентрации 0,01 процент, а также ЭIII5(55) после обработки образца из Эфиопии (Dz02- 129, к-22934) в концентрации 0,002 процента.

Полученные данные позволяют говорить о целесообразности использования трех индексов (канадский, мексиканский, индекс продуктивности растений), коррелирующих с урожайностью, для отбора перспективных форм ячменя в стрессовых условиях.

Исследования выполнены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ № FEWZ-2021−0007 «Адаптивная способность сельскохозяйственных растений в экстремальных условиях Северного Зауралья».

Источник:

Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ и сайт Naked Science