DOI: https://doi.org/10.21498/2518-1017.14.2.2018.134762

Differences in the alternate varieties of soft wheat for Vrn-1 genes of development type

В. І. Файт, О. Ю. Губич, Г. А. Зеленіна

Abstract


Purpose. To study the response to vernalization and to identify Vrn-1 genotypes of modern alternate soft wheat varieties of various origins.

Methods. Temporal vernali­zation, hybridological analysis of the development type according to the Vrn-1 gene system, dispersion and correlation analyses, criterion c2 for assessing the correspondence of the actual splitting results to the theoretical hypothesis.

Results. Alternate varieties vary considerably in the length of the period before earing under field conditions of autumn sowing and under plants cultivation after 10–40 days vernalization and without it on the growing area under the natural day. The varieties ‘Shestopalovka’ and ‘Demir 2000’ for the transition to generative deve­lopment (earing) require 30 and 40 days vernalization of green sprouts at +2 °С. The varieties ‘Solomiia’ and ‘Khutorianka’ did not react to a prior vernalization during both years of study. The control line ‘Mironovskaya 808 Vrn-B1a’ and the ‘Zimoiarka’ variety responded with a reliable reduction of the duration period before earing on the vernali­zation – 10, ‘Afina’, ‘Lastochka’, ‘Pallada’, ‘L897Y23’ – 10–20 and ‘Yara’ – 10–30 days. Comparison of split in spring and winter genotypes of the F2 populations of diallele and test-cross interbreeding allowed identifying of five groups of Vrn-1 genotypes with different genetic control type of development. The varieties ‘Shestopalovka’ and ‘Demir 2000’ are carriers of only the recessive alleles Vrn-A1b, Vrn-B1b, Vrn-D1b. In the genotype of the varieties ‘Zimoiarka’ and ‘Khutorianka’ there are two dominant genes Vrn-A1a and Vrn-B1a. Other varieties carriers of only one gene Vrn-1: ‘Solomiia’ – Vrn-A1a gene, ‘Pallada’ and ‘Yara’ – Vrn-B1a, ‘Afina’, ‘Lastochka’ and ‘L897Ya23’ – the Vrn-D1a gene.

Conclusions. The varieties ‘Shestopalovka’ and ‘Demir 2000’ are of winter genotypes. Varieties ‘Afina’, ‘Lastochka’, ‘L897Ya23’, ‘Zimoiarka’, ‘Solomiia’, ‘Khutorianka’, ‘Pallada’, ‘Yara’ are spring and they achieve earing under spring sowing without vernalization. From the view point of genetic control of development type the varieties ‘Pallada’ and ‘Yara’ correspond to the “typical” alternate criteria, but the final conclusion can be made after studying the photoperiod reaction of these genotypes.


Keywords


Triticum aestivum L.; alternate varieties; vernalization; genotype; earing; Vrn-1 genes

References


Pugsley, A. T. (1971). A genetic analysis of the spring-winter habit of growth in wheat. Aust. J. Agric. Res., 22(1), 21–31. doi: 10.1071/AR9710021.

Vasyliuk, P. М., & Ulych, L. І. (2012). Agrobiological features of alternate soft wheat varieties (Triticum aestivum L.). Plant Varieties Studying and Protection, 2, 4–7. doi: 10.21498/2518-1017.2(16).2012.58891. [in Ukrainian]

Knihnitska, L. P. (2014). Productivity of alternate soft wheat Zymoyarka under natural conditions of Prykarpatty. Visnyk centru naukovogo zabezpechennja APV Harkivs’koi’ oblasti [Bulletin of the Center for Science Provision of Agribusiness in Kharkiv region], 17, 35–42. [in Ukrainian]

Radchenko, L. А., & Zhenchenko, К. H. (2010). Ability to use alternate wheat in spring sowings under natural conditions of Crimea. Visnyk centru naukovogo zabezpechennja APV Harkivs’koi’ oblasti [Bulletin of the Center for Science Provision of Agribusiness in Kharkiv region], 7, 94–100. [in Ukrainian]

Khakhula, V., Ulich, L., Hryniv, S., Ulich, A., & Kryvyi, M. (2012). Economic valuable and morphoagrobiological properties of ‘Khutorianka’ alternate soft wheat. Agrobìologìâ [Agrobiology], 7, 11–15. [in Ukrainian]

Bazalii, V. V., Boichuk, І. V., Babenko, D. V., & Bazalii, G. G. (2016). The character of formation and manifestation of winter hardiness in hybrids and varieties of winter soft wheat under the conditions of Southern Ukraine. Tavriiskyi naukovyi visnyk [Tavria Scientific Bulletin], 95, 9–15. [in Ukrainian]

Bespalova, L. A., Koshkin, V. A., Potokina, E. K., Filobok, V. A., Matvienko, I. I., Mitrofanova, O. P., & Guenkova, E. A. (2010). Photoperiod sensitivity and molecular marking of genes Ppd and Vrn in connection with breeding alternate-habit wheat varieties. Russ. Agr. Sci., 36(6), 389–392. doi: 10.3103/S1068367410060017. [in Russian]

Stelmakh, A. F. (1987). Growth habit in common wheat (Triticum aestivum L. em Thell). Euphytica, 36(2), 513–519. doi: 10.1007/BF00041495.

Iwaki, K., Haruna, S., Niwa, T., & Kato, K. (2001). Adaptation and ecological differentiation in wheat with special reference to geographical variation of growth habit and Vrn genotype. Plant Breed., 120(2), 107–114. doi: 10.1046/j.1439-0523.2001.00574.x.

Berezkin, A. N. (1975). About the genetic nature of alternate soft wheat. In Metody i priemy povysheniya zimostoykosti ozimykh zernovykh kul’tur [Methods and techniques for increasing the winter hardiness of winter cereals] (pp. 150–154). Moscow: Kolos. [in Russian]

Rigin, B. V. (2012). Spring type of soft wheat (Triticum aestivum L.) development: phenological and genetical aspects. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii [Writings on Applied Botany, Genetics and Breeding], 170, 17–34. [in Russian]

Stelmakh, A. F. (1986). Typical alternate soft wheat varieties and their genetic nature. Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Вiology], 2, 22–29. [in Russian]

Zhmurko, V. V., Avksentyeva, O. А., & Bing, Han. (2012). Effect of different photoperiodic conditions on the development and productivity of isogenic for VRN genes wheat lines (Triticum aestivum L.).

Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V. N. Karazina. Seriia: Biolohiia [The Journal of V. N. Karazin Kharkiv National University. Ser. Biology], 15(1008), 226–232. [in Russian]

Koemel, J. E. Jr., Guenzi, A. C., Anderson, J. A., & Smith, E. L. (2004). Cold hardiness of wheat near-isogensc lines differing in vernalization alleles. Theor. Appl. Genet., 109(4), 839–846. doi: 10.1007/s00122-004-1686-9

Filobok, V. A., Guenkova, E. A., Bespalova, L. A., Koshkin, V. A., & Potokina, Е. К. (2016). Development of the adapted gene pool under alternative living way for soft wheat. Zernovoe khozyaystvo Rossii [Grain Economy of Russia], 1, 38–42. [in Russian]

Morgun, V. V., Sсhwartau, V. V., & Kiriziy, D. A. (2010). Physiological fundamentals of grain cereals high productivity forming. Fiziol. Biokhim. Kul’t. Rast. [Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants], 42(5), 371–392. [in Russian]

Bazalii, V. V., Plotkin, S. Ya., Babenko, S. M., & Denchich, S. (2009). The studying and using of source material of Serbian selection in winter wheat breeding in the dry steppe conditions of Ukrainian South. Byuleten Nikitskogo botanicheskogo sada [Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens], 99, 52–56. [in Ukrainian]

Artyushenko, P. N. (2016). Katalog sortov ozimoy myagkoy pshenitsy selektsii fermerskogo khozyaystva «Bor» [Catalog of winter soft wheat varieties of the farm “Bor” breeding]. (4nd ed., rev.). Odessa: N.p. [in Russian]

Stelmakh, A. F., Avsenin, V. I., & Voronin, А. N. (1987). Katalog sortov yarovoy myagkoy pshenitsy po genam sistemy lokusov Vrn (chuvstvitel’nost’ k yarovizatsii) [Catalog of soft wheat spring varieties according to the genes of the Vrn locus system (sensitivity to vernalization)]. (3rd ed., rev.). Odessa: N.p. [in Russian]

Rokitskiy, P. F. (1973). Biologicheskaya statistika [Biological statistics] (3rd ed., rev.). Minsk: Vysheyshaya shkola. [in Russian]

Bushulian, О. V., Lytvynenko, М. А., Lufenko, S. P., Linchevskyi, A. A., Nakonechnyi, M. Yu., Palamarchuk, A. I., & Sichkar, V. I. (2014). Kataloh sortiv Selektsiino-henetychnoho instytutu – Natsionalnoho tsentru nasinnieznavstva ta sortovyvchennia (I chastyna) [Catalog of varieties of the Plant Breeding & Genetics Institute National Center of Seed and Variety Studies (Part I)]. V. M. Sokolov (Ed.). Odesa: Astroprynt. [in Ukrainian]

Stelmakh, A. F., & Fait, V. I. (2016). Winter soft wheat adaptivity may be improved by increasing photosensitivity and need in vernalization. Zbirnyk naukovykh prats SHI – NTsNS [Collected Scientific Articles of PBGI NCSCI], 27, 103–108. [in Russian]


GOST Style Citations


Pugsley A. T. A genetic analysis of the spring-winter habit of growth in wheat. Aust. J. Agric. Res. 1971. Vol. 22, Iss. 1. P. 21–31. doi:  10.1071/AR9710021

Василюк П. М., Улич Л. І. Агробіологічні особливості сортів дворучок пшениці м’якої (Triticum aestivum L.). Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2012. № 2. С. 4–7. doi: 10.21498/2518-1017.2(16).2012.58891

Кнігніцька Л. П. Продуктивність пшениці м’якої дворучки Зимоярка в умовах Прикарпаття. Вісн. ЦНЗ АПВ Харківської області. 2014. Вип. 17. С. 35–42.

Радченко Л. А., Женченко К. Г. Можливість використання пшениці дворучки при весняних строках сівби в умовах Криму. Вісн. ЦНЗ АПВ Харківської області. 2010. Вип. 7. С. 94–100.

Хахула В. С., Улич Л. І., Гринів С. М. та ін. Господарсько-цінні та морфоагробіологічні властивості сорту дворучки пшениці м’якої Хуторянка. Агробіологія. 2012. № 7. С. 11–15.

Базалій В. В., Бойчук І. В., Бабенко Д. В., Базалій Г. Г. Характер формування та прояв зимостійскості гібридів і сортів пшениці м’якої озимої за умов Південного Степу. Таврійський науковий вісник. 2016. Вип. 95. С. 9–15.

Bespalova L. A., Koshkin V. A., Potokina E. K. et al. Photoperiod sensitivity and molecular marking of genes Ppd and Vrn in connection with breeding alternative-habit wheat varieties. Russian Agricultural Sciences. 2010. Т. 36, № 6. С. 389–392. doi: 10.3103/S1068367410060017.

Stelmakh A. F. Growth habit in common wheat (Triticum aes­tivum L. em Thell). Euphytica. 1987. Vol. 36, Iss. 2. P. 513–519. doi: 10.1007/BF00041495.

Iwaki K., Haruna S., Niwa T., Kato K. Adaptation and ecological differentiation in wheat with special reference to geographical variation of growth habit and Vrn genotype. Plant Breed. 2001. Vol. 120, Iss. 2. P. 107–114. doi:  10.1046/j.1439-0523.2001.00574.x.

Березкин А. Н. О генетической природе двуручек у мягкой пшеницы. Методы и приемы повышения зимостойкости озимых зерновых культур : сб. науч. тр. Москва : Колос, 1975. С. 150–154.

 

Ригин Б. В. Яровой тип развития мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.): фенологический и генетический аспекты. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012. Т. 170. C. 17–33.

 

Стельмах А. Ф. О генетической природе типичных двуручек мягкой пшеницы. Сельскохозяйственная биология. 1986. № 2. С. 22–29.

 

Жмурко В. В., Авксентьева О. А., Хань Бин. Влияние разных фотопериодических условий на развитие и элементы продуктивности изогенных по генам Vrn линий пшеницы (Triticum aestivum L.). Вісн. Харківського нац. ун-ту ім. В. Н. Каразіна. Сер.: біологія. 2012. Вип. 15, № 1008. С. 226–232.

 

Koemel J. E. Jr., Guenzi A. C., Anderson J. A., Smith E. L. Cold hardiness of wheat near-isogensc lines differing in vernalization alleles. Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 109, Iss. 4. P. 839–846. doi: 10.1007/s00122-004-1686-9

 

Филобок В. А., Гуенкова Е. А., Беспалова Л. А. и др. Создание адаптированного генофонда альтернативного образа жизни мягкой пшеницы. Зерновое хозяйство России. 2016. № 1. С. 38–42.

 

Моргун В. В., Швартау В. В., Киризий Д. А.  Физиологические основы формирования высокой продуктивности зерновых злаков. Физиология и биохимия культ. растений. 2010. Т. 42, № 5. С. 371–392.

 

Базалій В. В., Плоткін С. Я., Бабенко С. М., Денчіч С. Вивчення і використання в селекції озимої пшениці вихідного матеріалу сербської селекції в умовах посушливого Степу Півдня України. Бюл. Никит. ботан. сада. 2009. Вып. 99. С. 52–56.

 

Каталог сортов озимой мягкой пшеницы селекции фермерского хозяйства «Бор» / отв. за выпуск П. Н. Артюшенко. 4-е изд., перераб. и доп. Одесса, 2016. 40 с.

 

Стельмах А. Ф., Авсенин В. И., Воронин А. Н. Каталог сортов яровой мягкой пшеницы по генам системы локусов Vrn (чувствительность к яровизации). 3-е изд., доп. Одесса, 1987. 111 с.

 

Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. 3-е изд., испр. Минск : Вышейшая школа, 1973. 320 с.

 

Бушулян О. В., Литвиненко М. А., Лифенко С.П. та ін. Каталог сортів Селекційно-генетичного інституту – Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення (І частина) / за ред. В. М. Соколова. Одеса : Астропринт, 2014. 106 с.

 

Стельмах А. Ф., Файт В. И. Возможность улучшения адаптивности озимой пшеницы путем усиления фотопериодизма и потребности в яровизации. Збірник наук. праць СГІ – НЦНС. 2016. Вип. 27. С. 103–108.







Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

DOI: 10.21498/2518-1017

Flag Counter