AGRIS - 

2023

Eremin, D.I. | Lyubimova, A.V. | Eremina, D.V.

The screening of drought-resistant oat varieties is based on the selection of identification indicators and the creation of a comprehensive assessment system that effectively identifies the most promising genotypes for further breeding. During 3-year (2020-2022) dummy experiments, 40 oats varieties of Russian breeding were studied. The plants were undergone soil drought stress during tillering and flowering development stages. Morphophysiological indicators were registered, and the relevant indices were calculated. The research was carried out in an unheated summer-type greenhouse located on the territory of the Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Urals, the Tyumen region. Oat plants of the same varieties that grew with regular watering and did not experience moisture deficiency were used as reference. Plant height and yield components, protein content values in leaves, chlorophyll index, relative water content in leaves and membrane stability index were determined. It was found each indicator separately cannot be used to assess the oat drought resistance objectively. Assessment of genotypes by drought susceptibility index (DSI) and drought tolerance index (DTI) allows identifying groups of drought-resistant oats varieties and assessing the degree of its influence on the yield components. The varieties 'Privet', 'Peredovik', 'Sig', 'Faust', 'Novosibirsk 5', 'Barguzin', 'Assol' are resistant to soil droughts during tillering and flowering. Their DSI was less than 0.83 and 0.78 units, respectively. Such varieties as 'CROSS', 'Vilensky' and 'Horizont' also had high drought resistance during tillering. The drought in the later period led to very severe stress, which negatively affected productivity. The group of most drought susceptible genotypes consisted of 'Dedal', 'Narymsky 943', 'Pesets', 'Lgovsky', 'Tigrovy', 'Express', 'Tayoschnik', 'Bulany', 'Borets', and 'Desant' varieties. Their DSI was more than 1.2 units. | В основе определения засухоустойчивых сортов овса стоит отбор идентификационных показателей и создание системы комплексной оценки, позволяющей эффективно выделить наиболее перспективные генотипы для селекционной работы. В ходе трехлетних (2020-2022 гг.) модельных опытов было изучено 40 сортов овса российской селекции с измерением морфофизиологических показателей и расчетом соответствующих индексов в условиях стресса, вызванного почвенной засухой во время кущения и цветения. Исследования проводили в неотапливаемой теплице летнего типа, расположенной на территории НИИ сельского хозяйства Северного Зауралья (Тюменская область). В качестве контроля использовали те же сорта, которые росли при регулярном поливе и не испытывали дефицита влаги. Определяли высоту растений, элементы структуры урожая, значения содержания протеина в листьях, хлорофилловый индекс, относительное содержание воды в листьях и индекс стабильности мембран. Установили, что использование каждого показателя по отдельности не дает возможности объективно оценить засухоустойчивость овса. Оценка генотипов по индексам восприимчивости к засухе (DSI) и толерантности к ней (DTI) позволяет выделить группы засухоустойчивых сортов овса и определить степень ее влияния на элементы структуры урожая. Сорта Привет, Передовик, Сиг, Фауст, Новосибирский 5, Баргузин, Ассоль устойчивы к почвенной засухе во время кущения и цветения. Их DSI был менее 0,83 и 0,78 ед. соответственно. Такие сорта, как КРОСС, Виленский и Горизонт, также обладали высокой устойчивостью к засухе во время кущения. Засуха в более поздний период приводила к очень сильному стрессу, что негативно сказывалось на их продуктивности. Группу наиболее восприимчивых к засухе генотипов составили сорта Дедал, Нарымский 943, Песец, Льговский, Тигровый, Экспресс, Таёжник, Буланый, Борец и Десант. Их индекс восприимчивости к засухе был более 1,2 ед.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Klimenko, V.P.

Summarizing the research results in the field of regulatory mechanisms of drought resistance in grapes for substantiate approaches to eliminating the impact of stress factors and minimizing their detrimental effects is the aim of this analytical review. There are considered the overall conceptions about the responses of grape plants against drought stress, as well as issues of genetic control, distribution of dry matter and secondary metabolism under water deficit conditions, influence of complex stresses on plants, genotypic determination of drought tolerance and significance of grape rootstocks in plant adaptation to drought. The adaptation system of grapes to water deficit is a complex set of specific genes that regulate various pathways associated with protection against stress. Understanding the differences in drought tolerance between existing genotypes creates the background for the development of new drought-resistant varieties. A comprehensive characterization of a number of physiological and biochemical properties makes it possible to evaluate grape genotypes for drought resistance. The study of the principles of coordination between biotic and abiotic responses against stress is becoming increasingly important. The use of drought-resistant rootstocks is an important strategy for adapting to water deficit conditions. Coordination between scion and rootstock is carried out to regulate water use by plants. The application of biotechnological approaches is recommended in order to eliminate the main biotic and abiotic stress factors for grapes. In vitro experiments using polyethylene glycol to simulate drought appear promising. The conducted investigations of grapes in water deficit conditions provided valuable information for further scientific research. The identified regulation mechanisms of plant homeostasis are to be used in the development of modern breeding strategies to increase the resistance of grapes against drought. | Целью аналитического обзора - обобщение результатов исследований в области регуляторных механизмов толерантности винограда к засухе для обоснования подходов к устранению воздействия стрессовых факторов и сведению к минимуму его пагубных последствий. Рассмотрены общие представления о реакции растений винограда на стресс засухи, а также вопросы генетического контроля, распределения сухих веществ и вторичного метаболизма в условиях водного дефицита, воздействия на растения комплекса стрессов, генотипической детерминации засухоустойчивости, роли виноградных подвоев в адаптации растений к засухе. Система адаптации винограда к дефициту влаги является сложным комплексом определенных генов, которые регулируют различные пути, связанные с защитой от стресса. Понимание различий в засухоустойчивости между существующими генотипами создает предпосылки для получения новых засухоустойчивых сортов. Комплексная характеристика ряда физиолого- биохимических свойств позволяет оценить генотипы винограда на засухоустойчивость. Все большую актуальность приобретает изучение принципов координации между биотическими и абиотическими реакциями на стресс. Использование засухоустойчивых подвоев является важной стратегией адаптации к условиям водного дефицита. Для регулирования растениями водопотребления осуществляется координация действий между привоем и подвоем. С целью устранения основных биотических и абиотических факторов стресса для винограда рекомендуется применение биотехнологических подходов. Перспективными представляются эксперименты в условиях in vitro с использованием полиэтиленгликоля для моделирования стресса засухи. Проведенные исследования винограда в условиях водного дефицита предоставили ценную информацию для дальнейших научных изысканий. Выявленные механизмы регуляции гомеостаза растений найдут применение при разработке стратегий современной селекции для повышения устойчивости винограда к засухе.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Kibal'nik, O.P. | Larina, T.V. | Kameneva, O.B.

Cluster analysis was applied to characterize the breeding value of 20 sorghum lines with cytoplasmic male sterility (CMS lines) under arid cultivation conditions. This method allows to group the lines into clusters according to similar indicators from 15 analyzed economically valuable and physiological characteristics. The studies were carried out during 2019-2021, the years were differed in meteorological conditions: the hydrothermal coefficient was 0.59-0.84 during the vegetation period of plants. CMS lines were sown at a rate of 100 thousand plants per 1 ha. Breeding and physiological traits were evaluated according to generally accepted methods. The assessment of agronomic and physiological characteristics was carried out according to generally accepted methods. For further practical work, based on the results of the studies, 4 CMS lines of grain sorghum (clusters 2, 3, 5) were identified according to a complex of physiological and breeding characteristics. Sterile lines (A2 Vostorg, M35-1А Pischshevoe 614, A3 Feterita 14 and A2 KVV 114) were characterized by the highest seed yield of 3.02-3.50 t/ha, high water content (72.7-73.7%) and water retention capacity of leaves (72.2-84.3%), low water deficiency (6.5-8.7%). The study of moisture loss during the natural wilting of leaves confirmed the high resistance to drought in the flowering phase of the sterile A2 KVV 114 line, in which the intensity of moisture loss after 1 h was only 9.9%, 1.5 h – 15.8% and 24 h – 68.6%. In breeding for increasing drought resistance, the CMS-line A1 Efremovskoe 2 (6 cluster) should be noted, as it was inferior to the above-described lines only in terms of low water deficiency (16.5 %), indicating average drought resistance. The line is the tallest and has the largest leaves (average leaf length is 46.7 cm, leaf area is 163.8 cm2); it forms seed yield of 3.21 t/ha on average for the period presented. | Для характеристики селекционной ценности 20 линий сорго с цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС-линий) в засушливых условиях возделывания применили кластерный анализ, позволяющий сгруппировать их в кластеры по схожим показателям из 15 анализируемых хозяйственно ценных и физиологических признаков. Испытания проводили в течение 2019-2021 гг., различающихся по метеорологическим условиям: гидротермический коэффициент составил 0,59-0,84 за период вегетации растений. ЦМС-линии высевали с густотой стояния 100 тысяч растений на 1 га. Оценку селекционных и физиологических признаков проводили по общепринятым методикам. Для дальнейшей практической работы по результатам исследований выделены четыре ЦМС-линии сорго зернового (кластеры 2, 3, 5) по комплексу физиологических и селекционных признаков. Стерильные линии (А2 Восторг, М35-1А Пищевое 614, А3 Фетерита 14 и А2 КВВ 114) отличались наибольшей урожайностью семян (3,02-3,50 т/га), высокой оводненностью (72,7-73,7%) и водоудерживающей способностью листьев (72,2-84,3%), низким водным дефицитом (6,5-8,7%). Изучение потери влаги в процессе естественного увядания листьев подтвердило высокую устойчивость к засухе в фазу "цветение" стерильной линии А2 КВВ 114, у которой интенсивность потери влаги через 1 ч составила всего 9,9%, 1,5 ч – 15,8% и 24 ч – 68,6%. В селекции на повышение засухоустойчивости следует обратить внимание на ЦМС-линию А1 Ефремовское 2 (6 кластер), которая уступила вышеописанным линиям только по показателю водного дефицита (16,5%), свидетельствующего о средней засухоустойчивости. Линия является наиболее высокорослой и крупнолистной (длина листа – 46,7 см, площадь – 163,8 см2) и в среднем формирует 3,21 т/га семян за представленный период.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Shcherbakova, E.V. | Nozdracheva, R.G.

The dynamics of heat resistance and water-holding capacity of leaf blades of apricot seedlings was studied depending on the natural soil moisture, with reference to the depth of the root system, in order to select the most promising seedlings adapted to the conditions of the Central Chernozem Economic Region. The selection of plant material was carried out in the field conditions in the B.A. Keller Botanical Garden of the Voronezh State Agrarian University (the Voronezh region). The object of research included a set of apricot seedlings obtained from open pollination of hybrid families planted in autumn (1/2020 – Surpriz X and 2/2020 – Triumf X) or in spring (3/2021 – forms Krymsky Rannii X and 4/2021 – Magistr X), as well as 5 varieties: 'Surpriz' (the reference variety), 'Triumf Severnyi', 'Compotnyi', 'Chempion Severa', and 'Magistr'. Changes in the water-holding capacity of leaf blades were recorded by the wilting method according to A. Arland, and a wide variation of this trait was revealed. The generalized data showed that the average moisture loss in hybrid families varied from 10.4 to 16.38% by month. Heat resistance was evaluated by the F.F. Matskov method. Weak heat resistance of varieties and hybrids was established at the beginning of the growing season, and the damage to leaf blades at the temperatures of 40-50-60 deg. C was maximal in June. In July and August, at 40 deg. C leaves when warming up are practically not damaged, it indicates increasing the heat resistance of their tissues in time. Temperatures of above 60 deg. C were critical for all plants in the experiment under which in all months the highest damage rates of leaf blades were noted, while at 70 deg. C and 80 deg. C the damage was 100%. Dependence was revealed between the soil moisture reserves at the depth of the root layer on heat resistance of leaf blade tissues and water-holding capacity of the analyzed samples. | Изучали динамику жаростойкости и водоудерживающей способности листовых пластинок сеянцев абрикоса в зависимости от естественной влажности почвы с учетом глубины залегания корневой системы для отбора наиболее перспективных сеянцев, адаптированных к условиям Центрально-Черноземного экономического района. Отбор растительного материала проводился в полевых условиях в ботаническом саду им. Б.А. Келлера Воронежского ГАУ (Воронежская область). Объектом исследований служила выборка сеянцев абрикоса от свободного опыления гибридных семей осеннего (1/2020 – Сюрприз Х и 2/2020 – Триумф Х) и весеннего посевов (3/2021 – формы Крымский ранний Х и 4/2021 – Магистр Х), а также 5 сортов: Сюрприз (контроль), Триумф северный, Компотный, Чемпион Севера, Магистр. Изменения водоудерживающей способности листовых пластинок фиксировались методом завядания по А. Арланду; выявлено широкое варьирование этого признака. Обобщенные данные показали, что средняя потеря влаги в гибридных семьях по месяцам изменялась от 10,4 до 16,38%. При определении жаростойкости использовалась методика Ф.Ф. Мацкова. Установлена слабая жаростойкость сортов и гибридов в начале вегетации, повреждения листовых пластинок при температуре 40–50–60 град. C максимальны в июне. В июле и августе при t 40 град. C листья при прогреве практически не повреждаются, что указывает на возросшую со временем жаростойкость их тканей. Критическими для всех растений в опыте стали температуры выше 60 град. C, при которых во все месяцы отмечали наибольшие показатели повреждения листовых пластинок, а при t 70 град. C и t 80 град. C – повреждения на 100%. Выявлена зависимость между запасами влаги в почве на глубине корнеобитаемого слоя с жаростойкостью тканей листовых пластинок и водоудерживающей способностью анализируемых образцов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Sundyreva, M.A. | Lutskij, E.O. | Mishko, A.E. | Skhalyakho, T.V. | Vyalkov, V.V.

Water deficit poses challenges to grapevines in terms of the growth, development, longevity and resistance to diseases and low temperatures. On the other hand, such conditions are necessary to obtain high-quality grapes. Under increasing climate continentality, it is of great importance to breed the cultivars characterised by effective fruiting without damaging the grape plant under drought conditions. Identifying characteristics of drought resistance in grapvines is a challenging task, given the size of the plants, the extended development period, the absence of a specific criterion for drought resistance and the labour-intensive and time-consuming nature of the exploratory analysis. The intact leaves of a specific grapvine variety placed in controlled environmental conditions can be used as a model system. It compares variations in such physiological parameters as electrolyte leakage, chlorophyll stability index, and malonyldialdehyde content observed in intact leaves under sorbitol influence and in leaf discs under the influence of polyethylene glycol with different concentrations and exposure times. The variations of physiological parameters in grapvine leaves subjected to controlled soil drought were used as a reference standard. In two independent experiments in 2022-2023, exposure to simulated intense soil drought for three weeks revealed cultivar differences in the ratio of electrolyte leakage and chlorophyll stability index in the test and control cultivars. Similar results were obtained in an experiment on intact grape leaves placed in a 10% sorbitol solution for 3 hours. It was established that the cultivars 'Morozko', 'Kutuzovsky' and 'Dostoiny' exhibit higher drought resistance compared to the V. vinifera varieties 'Cabernet Sauvignon' and 'Barkhatny'. The difference by electrolyte leakage in leaves in the presence/absence of osmotic action can be used as the most reliable criterion to access grapevine resistance to soil drought. | Дефицит водынегативно воздействует на рост, развитие, долговечность и устойчивость винограда к болезням и низким температурам, но он же необходим для получения качественного урожая. В условиях усиления континентальности климата важен поиск сортов, способных к качественному и эффективному плодоношению без ущерба виноградному растению в условиях засухи. Идентификация признака засухоустойчивости у винограда сложнаиз-за размеров растений, длительного срока развития, отсутствия четких критериев засухоустойчивости, большой трудоёмкости и длительности поисковых исследований. В качестве модельной системы можно использовать интактные листья конкретного сорта винограда, помещённые в специфические внешние условия. Сравнивали изменения физиологических параметров выхода электролитов, индекса стабильности хлорофилла и содержания малонового диальдегида в интактных листьях под воздействием сорбитола и в листовых дисках под воздействием полиэтиленгликоля различной концентрации и при различном времени экспозиции. В качестве эталона сравнения было использовано изменение физиологических параметров в листьях винограда, находящихся в условиях контролируемой почвенной засухи. Воздействие моделируемой интенсивной почвенной засухи в течение трёх недель в двух независимых экспериментах (2022-2023 гг.) выявило сортовые различия в соотношении выхода электролитов в стрессовом и контрольном вариантах, индексе стабильности хлорофилла. Аналогичные результаты были получены в эксперименте на интактных листьях винограда, которые на 3 ч помещали в 10%-й раствор сорбитола. На основании проведенного тестирования установлено, что сорта Морозко, Кутузовский и Достойный обладают более высокой засухоустойчивостью в сравнении с сортами Каберне Совиньон и Бархатный. При оценке устойчивости к почвенной засухе наиболее показательной была разница по выходу электролитов в листьях при наличии/отсутствии действия осмотика.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Sundyreva, M.A. | Mishko, A.E. | Seget, O.L.

Most of the widespread grape varieties belonging to the European species Vitis vinifera L. are not highly resistant to environmental stress factors. On the contrary, American species are characterized by immunity to many pathogenic organisms, and are also able to grow under the influence of various abiotic stresses. The use of variety-rootstock combinations, where resistant varieties of American grape species act as a rootstock, makes it possible to increase the production and adaptation potential of a more susceptible scion. There are presented the results of a three-year (2013-2015) study of the influence of variety-rootstock combinations of grapes on the resistance of grape plants to abiotic stress factors in the summer period in the conditions of the North-Western Ciscaucasia. Two varieties, 'Kishmish vengerskiy' and 'Kishmish luchistyi', were studied on rootstocks 'Ferkal' and 'Paulsen', as well as own-rooted plants. To assess the adaptive potential of grapes, the physiological and biochemical parameters of the leaves were analyzed: the water regime, chlorophyll content and the level of electrolyte output. The weather conditions were obtained from a stationary weather station in the grape growing zone. It has been found that the variety-rootstock combinations 'Kishmish vengerskiy' – 'Paulsen' and 'Kishmish luchistyi' –'Paulsen' are characterized by the highest values of the water and chlorophyll content in leaves. The weather conditions of the summer period during 3 years were characterized by the presence of extremely high air temperatures and insufficient amount of moisture compared to long-term averages. To such conditions, the grafted forms of varieties 'Kishmish luchistyy' and 'Kishmish vengerskiy' proved to be most adapted than own-rooted control plants. It has been concluded that it is expedient to use the 'Paulsen' rootstock for 'Kishmish luchistyy' and 'Kishmish vengerskiy' in the conditions of the North-Western Ciscaucasia in order to increase the adaptive potential of these varieties to the stress factors of the summer period. | Большинство широко распространенных сортов винограда, относящихся к европейскому виду Vitis vinifera L., не обладают высокой устойчивостью к стресс-факторам окружающей среды. Напротив, американские виды характеризуются невосприимчивостью ко многим патогенным организмам и способны развиваться при воздействии различных абиотических стрессов. Использование сорто-подвойных комбинаций, где в качестве подвоя выступают устойчивые сорта американских видов винограда, позволяет повысить продукционный и адаптационный потенциал более уязвимого привоя. Представлены результаты трехлетних (2013-2015 гг.) исследований влияния сорто-подвойных комбинаций винограда на устойчивость растений к абиотическим стрессовым факторам летнего периода в условиях Северо-Западного Предкавказья. Изучены 2 сорта (Кишмиш венгерский и Кишмиш лучистый на подвоях Феркаль и Паульсен), а также корнесобственные растения. Для оценки адаптационного потенциала винограда были проанализированы физиолого-биохимические параметры листьев: водный режим, содержание хлорофилла, уровень выхода электролитов. Погодные условия были получены со стационарной метеостанции в зоне произрастания винограда. Установлено, что сорто-подвойные комбинации Кишмиш венгерский – Паульсен и Кишмиш лучистый – Паульсен характеризуются наибольшими значениями общего содержания воды и хлорофилла в листьях. Погодные условия летнего периода на протяжении 3 лет отличались наличием экстремально высоких температур и недостаточным количеством увлажнения по сравнению с многолетними средними показателями. К таким условиям привитые формы сортов Кишмиш лучистый и Кишмиш венгерский оказались наиболее адаптированными, чем корнесобственные контрольные растения. Сделан вывод о целесообразности использования подвоя Паульсен для сортов Кишмиш венгерский и Кишмиш в условиях Северо-Западного Предкавказья с целью повышения адаптационного потенциала данных сортов к стрессовым факторам летнего периода.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Amunova, O.S. | Mamaeva, A.V.

Seventy-three soft spring wheat varieties from the new accessions in the world collection of the Federal Research Center "All-Russian Institute of Plant Breeding named after N.I. Vavilov" were explored to include the high-performing drought-resistant ones into the working collection for crop breeding in the Kirov region conditions. According to the results of the field assessment of 2019...2021, including an analysis of the performance elements and yield structure, 23 accessions were identified as sources of breeding-valuable traits. According to the lowest depression of the values of performance elements in a dry year (2021, НTC=1.07) relative to the optimal moisture supply (2019, НTC=1.30), domestic medium-ripened accessions 'RIMA' (originating from Moscow region, Ryazan region), 'Tobolskaya' (Altai Kr.), 'Ulyanovskaya 105' and 'Ekada 70' (Ulyanovsk region) are classified as drought-resistant. It allows them to be included into breeding work for resistance to summer drought. Resistance to early spring drought was evaluated in the laboratory under simulated drought (sucrose solution, osmotic pressure 6 atm.) and normal moisture conditions (distilled water, 0 atm.) according to the percentage of seed germination s and the parameters of one seedling (number of seminal roots, dry matter weight). As the result, 19 potentially drought-resistant soft spring wheat accessions were identified. For inclusion into breeding work for resistance to early spring drought, medium-early varieties 'Zauralochka' (Kurgan region, Russia) and 'Chayka' (Belarus), medium-ripened 'RIMA' (Moscow region, Ryazan region, Russia) and 'Uralosibirskaya' (Omsk region, Russia) are recommended. Highly productive accessions having complex drought resistance 'Ekada 109' (Tatarstan, Russia) and 'Ekaterina' (Sverdlovsk region, Russia) have been identified. They can be considered as universal donors for the creation of soft spring wheat varieties adapted to the Kirov region conditions. | Представлены результаты изучения 73 образцов мягкой яровой пшеницы из числа новых поступлений в мировую коллекцию Федерального исследовательского центра "Всероссийский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова" для включения продуктивных, устойчивых к засухе образцов в рабочую коллекцию по селекции культуры в условиях Кировской области. По результатам полевой оценки 2019…2021 гг., включающей анализ элементов структуры продуктивности и урожайности, выделены 23 образца в качестве источников селекционно-ценных признаков. По наименьшей депрессии значений элементов продуктивности в засушливый год (2021, ГТК=1,07) относительно оптимального по влагообеспеченности (2019, ГТК=1,30) отечественные среднеспелые образцы РИМА (Московская обл., Рязанская обл.), Тобольская (Алтайский кр.), Ульяновская 105 и Экада 70 (Ульяновская обл.) отнесены к засухоустойчивым, что позволяет использовать их в селекции на устойчивость к летней засухе. Устойчивость к ранневесенней засухе оценивали в лабораторных условиях при имитации засухи (раствор сахарозы, осмотическое давление 6 атм.) и нормальных условиях увлажнения (дистиллированная вода, 0 атм.) по проценту прорастания семян и параметрам одного проростка (число зародышевых корней, масса сухого вещества). В результате выделено 19 потенциально засухоустойчивых образцов мягкой яровой пшеницы. Для включения в селекцию на устойчивость к ранневесенней засухе рекомендованы среднеранние сорта Зауралочка (Курганская обл., РФ) и Чайка (Беларусь), среднеспелые − РИМА (Московская обл., Рязанская обл., РФ) и Уралосибирская (Омская обл., РФ). Выявлены высокопродуктивные образцы с комплексной засухоустойчивостью − Экада 109 (Республика Татарстан, РФ) и Екатерина (Свердловская обл., РФ), что позволяет рассматривать их в качестве универсальных доноров для создания адаптированных к условиям Кировской области сортов мягкой яровой пшеницы.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Kruglova, N.N.

Physiological drought is regarded as an abiotic stress factor, under the influence of which plants experience a long-term water deficit both in air and soil. The negative effect of drought leads to the significant decrease in the yield of crops, i.e. cereals. The most important direction of research in the field of adaptive breeding of drought-resistant cereals is to create varieties capable of maintaining a relatively high level of grain yield under conditions of prolonged water deficit. From the methodological viewpoint, it is important to carry out the preliminary assessment of the degree of resistance of initial genotypes to prolonged water deficit before their inclusion in appropriate breeding programs. The research aim was to conduct a critical review of literature data mainly of the last few years and results of own research, devoted to the identification of direct and indirect indicators of cereals drought resistance to long water deficit. The resistance was estimated in field (comparing grain yield in arid and non-arid years; identifying indices of the degree of grain yield loss under drought conditions; assessing correlations between yield and tolerance to drought; diagnostics by a number of physiological, biochemical and embryological parameters, etc.) or in laboratory trials (drought modeling in climatic and hot dry wind chambers, phytotrons, greenhouses; application of grain germination methods and in vitro cultivation of organs/germs under selective conditions; assessment of tolerance to drought using molecular and genetic omics approaches, etc.). It is optimally to use an integrated approach consisting of preliminary laboratory diagnostics of genotypes with subsequent confirmation/refutation of the results obtained in the field. It is essentially to prove that results of laboratory trials positively correlate with the results of field trials; the main criterion of drought resistance of a genotype is the preservation/increment of grain yield under conditions of prolonged water deficiency. | Физиологическая засуха расценивается как абиотический стрессовый фактор, под воздействием которого растения испытывают длительный водный дефицит в воздухе и почве. Негативное действие засухи ведет к снижению продуктивности культурных растений, в частности урожая зерна хлебных злаков. Важнейшее направление исследований – создание сортов, способных сохранять относительно высокий уровень урожайности зерна в условиях длительного дефицита воды. С методологических позиций важно провести предварительную оценку степени устойчивости исходных генотипов к длительному дефициту воды до их включения в селекционные программы. Цель работы – критический обзор литературных данных последних лет, а также результатов собственных исследований, посвященных выявлению прямых и косвенных показателей устойчивости хлебных злаков к длительному водному дефициту. Устойчивость оценивали в полевых условиях (сравнение урожая зерна в засушливые и незасушливые годы, выявление индексов степени потери урожая зерна в условиях засухи, оценка корреляций между урожайностью и толерантностью к засухе, диагностика по ряду физиолого-биохимических и эмбриологических показателей и др.) или в условиях лабораторных экспериментов (моделирование засухи в климатических и суховейных камерах, фитотронах, теплицах, применение методов проращивания зерновок и культивирования in vitro органов/зародышей в селективных условиях, оценка толерантности к засухе с использованием молекулярно-генетических omics-подходов и др.). Оптимально применять комплексный подход, состоящий в предварительной лабораторной диагностике генотипов с последующим подтверждением/опровержением полученных результатов в полевых условиях. Принципиально доказать, что результаты лабораторных экспериментов положительно коррелируют с результатами полевых испытаний, а главным критерием засухоустойчивости генотипа является сохранение/увеличение урожайности зерна в условиях длительного дефицита воды.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Kruglova, N.N.

Physiological drought is regarded as an abiotic stress factor, under the influence of which plants experience a long-term water shortage in the air and soil. Plant resistance to drought is the complex process regulated by many genetic and epigenetic factors. In recent years, when identifying drought-resistant genotypes of cereals for inclusion in the relevant breeding programs, the assessment of genotypes based on heat resistance in controlled experimental conditions (climatic chambers, phytotrons, greenhouses) at temperatures above optimal has been used. This allows modeling the effect of drought. This approach is methodologically justified, since the mechanisms of drought resistance and heat resistance are closely related. There is presents a critical review of the current state of research in the field of identity and evaluation of cytophysiological and molecular genetic indicators of cereal heat-resistant (and, therefore, drought-resistant) genotypes with the use of anthers as the most drought-sensitive generative organs. It is emphasized that when assessing the stress response of anthers to elevated air temperatures, it is important to apply a systematic approach to these generative organs developed on the basis of data from descriptive and experimental plant embryology, taking into account the critical stages of their development. The author describes the periodization of the development of the cereal anther as the complex integrated system, the elements of which (sporogenic tissue and wall tissues) develop in close relationship. When analyzing the responses of cereal anthers to the effect of high temperatures, attention is paid to their status in critical stages of development (corresponding to microsporocytes in the meiotic state and microspores in the premitotic state), when cells are particularly sensitive to the action of stress factors. The advantages of the omics approach to anthers in experimental conditions are considered; it makes it possible to identify genes of resistance to high temperatures for the purpose of molecular breeding of highly productive varieties based on drought resistance, as well as in the creation of drought-resistant transgenic plants. | Физиологическая засуха - абиотический стресс-фактор, под действием которого растения испытывают длительный водный дефицит в воздухе и почве. Устойчивость растений к засухе регулируется многими генетическими и эпигенетическими факторами. При выявлении засухоустойчивых генотипов хлебных злаков для включения их в соответствующие селекционные программы применяется оценка генотипов по теплоустойчивости в контролируемых условиях (климатические камеры, фитотроны, теплицы) при температурах выше оптимальных, т.е. моделируется действие засухи. Это методологически оправдано, т.к. механизмы формирования засухоустойчивости и теплоустойчивости тесно связаны. Представлен критический обзор современного состояния исследований в области выявления и оценки цитофизиологических и молекулярно-генетических показателей теплоустойчивых (а значит, и засухоустойчивых) генотипов хлебных злаков с применением пыльников как наиболее чувствительных к засухе генеративных органов. При оценке стресс-реакции пыльников на повышенные температуры воздуха важно применять разработанный на основе данных описательной и экспериментальной эмбриологии растений системный подход к этим генеративным органам, с учетом критических стадий их развития. Изложена авторская периодизация развития пыльника злаков как сложной интегрированной системы, элементы которой (спорогенная ткань и ткани стенки) развиваются в тесной взаимосвязи. При анализе ответных реакций пыльников злаков на действие высоких температур уделено внимание их статусу в критических стадиях развития (соответствуют микроспороцитам в мейотическом состоянии и микроспорам в предмитотическом состоянии), когда клетки особенно чувствительны к действию стресс-факторов. Рассмотрены преимущества экспериментального omics подхода к пыльникам, который дает возможность выявить гены устойчивости к высоким температурам в целях молекулярной селекции высокопродуктивных сортов по признаку засухоустойчивости, а также в создании засухоустойчивых трансгенных растений.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Omel'yanyuk, L.V. | Asanov, A.M. | Karmazina, A.Yu.

The research was carried out by the laboratory for the leguminous crop breeding of the Omsk Agrarian Scientific Center (ASC) in the zone of the southern forest-steppe of Western Siberia in arid conditions in 2020–2022. The purpose of the research is to test pea varieties with a moustached leaf type of foreign selection in local conditions to identify the potential of their seed productivity and resistance to lodging in comparison with the Omsk (local) varieties. The object of research is the varieties of garden peas: 'Stabil' (Austria), 'Velvet' (Austria), 'Gothic' (Austria), 'Angela' (Germany/Austria), 'Salamanca' (Germany); 'Triumph Sibiri' and standard 'Omsky 9' (Omsk ASC, Omsk, Russia). The experiments were carried out according to the method of competitive variety testing on plots of 10 m2 in 4-fold repetition. Sowing was carried out on May 17–18 in rows with a SSFC-7 seeder with a seeding rate of 1.2 million germinating seeds per ha. Harvesting was done directly in the firm ripe stage. It has been established that the most drought-resistant is the 'Velvet' variety. Only this variety significantly exceeded 'Omsky 9' (+ 0.74 t/ha) on average for 2020–2022 with a seed yield of 4.28 t/ha. The varieties 'Stabil' (+ 0.48 t/ha) and 'Salamanca' (+ 0.46 t/ha) also showed a high yield increase in combination with resistance to lodging. 'Triumph Sibiri', the new variety of Omsk breeding, was the earliest in the experiment, in terms of yield it was at the level of the long-stemmed variety 'Omsky 9', but it was characterized by even maturation in 69 days (2 days faster than the standard) with resistance to lodging of 4 points, which makes it possible to carry out single-phase harvesting. The 'Velvet' variety is stable and changes the yield level in full accordance with changes in environmental conditions. The most sensitive to the improvement of growing conditions are 'Gothic' (Austria) and 'Salamanca' (Germany). | Исследования проведены лабораторией селекции зернобобовых культур Омского аграрного научного центра в зоне южной лесостепи Западной Сибири в засушливых условиях 2020–2022 гг. Цель исследований – испытать сорта гороха с усатым типом листа иностранной селекции в местных условиях для выявления потенциала их семенной продуктивности и устойчивости к полеганию в сравнении с омскими. Объект исследований – сорта гороха посевного: Стабил (Австрия), Вельвет (Австрия), Готик (Австрия), Ангела (Германия/Австрия), Саламанка (Германия); Триумф Сибири (РФ, Омский АНЦ) и стандарт Омский 9 (РФ, Омский АНЦ). Опыт заложен по методике конкурсного сортоиспытания на делянках 10 м2 в 4-кратной повторности. Посев 17–18 мая рядовым способом сеялкой ССФК-7 с нормой высева – 1,2 млн всхожих семян на гектар. Уборка напрямую в фазу полной спелости. Установлен самый засухоустойчивый сорт – Вельвет. Он достоверно превысил Омский 9 (+ 0,74 т/га) в среднем за 2020–2022 гг. при урожайности семян – 4,28 т/га. Высокую прибавку в сочетании с устойчивостью к полеганию показали также сорта Стабил (+ 0,48 т/га) и Саламанка (+ 0,46 т/га). Новый сорт омской селекции Триумф Сибири – самый скороспелый в опыте, по урожайности был на уровне длинностебельного сорта Омский 9, но отличался дружным созреванием за 69 сут (на 2 сут быстрее стандарта) при устойчивости к полеганию (4 балла), дающей возможность проведения однофазной уборки. Сорт Вельвет – стабильный и меняет уровень урожайности в полном соответствии с изменением внешних условий. Наиболее отзывчивые на улучшение условий выращивания сорта – Готик (Австрия) и Саламанка (Германия).

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation