Досягнення та перспективи розвитку гетерозисної селекції пшениці м’якої озимої
Анотація
Мета. У статті висвітлено інформацію щодо актуальних проблем гетерозисної селекції пшениці м’якої озимої, аналіз сучасного стану впровадження гібридів та батьківських компонентів у виробництво, а також визначено основні наукові і практичні перспективи подальшого розвитку цього напряму в умовах України.З огляду на зростаючі виклики, пов’язані зі зміною клімату, потребою підвищення врожайності та стабільності продукції, гетерозисна селекція розглядається як стратегічно важливий інструмент для забезпечення продовольчої безпеки. Результати. Визначено, що світові досягнення в селекції гібридної пшениці дають можливість створювати нові гібриди із підвищеним потенціалом продуктивності, стійкості до несприятливих умов середовища.Особливу увагу приділено аналізу схем отримання гібридного насіння, які ґрунтуються на використанні чоловічої стерильності або гаметоцидної (хімічної) кастрації, а також організації селекційно-насінницького процесу. Вказано досягнення та перспективи розвитку гетерозисної селекції пшениці як на фертильній основі, так і на основі ЦЧС. З’ясовано, що головними бар’єрами широкого впровадження гібридів залишаються складність технології отримання насіння.Установлено, що в Україні вже зареєстровано в Державному реєстрі 8 гібридів пшениці м’якої озимої, що підтверджує практичне визнання їхньої цінності.Відмічено необхідність створення вітчизняних гібридів даної культури адже щороку на ринку насіння в Україні і світі реєструються нові гібриди пшениці.Висновки. Гетерозисна селекція пшениці м’якої озимої має значний потенціал для підвищення ефективностізернового виробництва в Україні. Запровадження гібридів дозволяє отримувати більш стабільні та високі врожаї в умовах змін клімату та інтенсифікації виробництва. Подальший розвиток цього напряму в Україні потребує удосконалення методів відбору батьківських форм, оптимізації технологій гібридизації, створення аналогів сортів-ліній з цитоплазматичною чоловічою стерильністю (материнських компонентів) і сортів-ліній відновлення фертильності (батьківських компонентів гібридів) та ін. Враховуючи перші успішні приклади внесення гібридів до Державного реєстру, можна прогнозувати поступове зростання їх ролі у структурі сортового складу пшениці в Україні.
Посилання
2. Muhleisen, J., Piepho, H. P., Maurer, H. P., Longin, C., Reif, J. Yield stability of hybrids versus lines in wheat, barley, and triticale. Theoretical and Applied Genetics. 2014. Vol. 127. P. 309–316.
3. Kempe, K., Rubtsova, M., Gils, M. Split-gene system for hybrid wheat seed production. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014. Vol. 111. P. 9097–9102.
4. Changping, Z. Research and application of hybrid wheat in China. Engineering Science. 2013. Vol. 11. P. 19–21.
5. Мазур, О. В. Селекція та насінництво польових культур : навч. посіб. Вінниця: ТВОРИ, 2023. 348 с.
6. Рябовол, Я. С., Парій, Ф. М., Рябовол, Л. О., Заболотна, І. Р., Діордієва, І. П. Гібридна пшениця: про- блеми, можливості, переваги, перспективи. Збірник наукових праць Уманського національного університету садівництва. 2014. Вип. 86. С. 210–214.
7. Koemel, J. E., Guenzi, A. C., Carver, B. F. Hybrid and pure line hard winter wheat yield and stability. Crop Science. 2004. Vol. 44. P. 107–113.
8. Aimin, Z., Xiuling, N., Dongchen, L. Advances of hybrid wheat breeding in China. Cereal Research Communications. 2001. Vol. 9. P. 343–350.
9. Whitford, R., Fleury, D., Reif, J., Garcia, M. Hybrid breeding in wheat: Technologies to improve hybrid wheat seed production. Journal of Experimental Botany. 2013. Vol. 64.
10. Adugna, A., Singh, K., Nanda, G. S., Bains, N. S. A comparison of cytoplasmic and chemically-induced male sterility systems for hybrid seed production in wheat (Triticum aestivum). Euphytica. 2004. Vol. 135. P. 297–304.
11. Wurschum, T., Leiser, W. L., Weissmann, S., Maurer, H. P. Genetic architecture of male fertility restoration of Triticum timopheevii cytoplasm and fine-mapping of the major restorer locus Rf3 on chromosome 1B. Theoretical and Applied Genetics. 2017. Vol. 130. P. 1253–1266.
12. Singh, S. P., Srivastava, R., Kumar, J. Male sterility systems in wheat and opportunities for hybrid wheat development. Acta Physiologiae Plantarum. 2015. Vol. 37. P. 1713.
13. Zhou, W., Frederic, L. K., Leslie, L. D., Wang, S. SSR markers associated with fertility restoration genes against Triticum timopheevii cytoplasm in Triticum aestivum. Euphytica. 2005. Vol. 141. P. 33–40.
14. Castillo, A., Atienza, S. G., Martin, A. C. Fertility of CMS wheat is restored by two Rf loci located on a recombined acrocentric chromosome. Journal of Experimental Botany. 2014. Vol. 65. P. 6667–6677.
15. Ma, Z. Q., Sorrells, M. E. Genetic analysis of fertility restoration in wheat using restriction fragment length polymorphisms. Crop Science. 1995. Vol. 35. P. 1137–1143.
16. Tsunewaki, K. Fine mapping of the first multi-fertility- restoring gene, Rfmulti, of wheat for three Aegilops plasmons, using 1BS-1RS recombinant lines. Theoretical and Applied Genetics. 2015. Vol. 128. P. 723–732.
17. Li, X. L., Liu, L. K., Hou, N., Liu, G. Q., Liu, C. G. SSR and SCAR markers linked to the fertility-restoring gene for a D2-type cytoplasmic male-sterile line in wheat. Plant Breeding. 2005. Vol. 124. P. 413–415.
18. Geyer, M., Albrecht, T., Hartl, L., Mohlar, V. Exploring the genetics of fertility restoration controlled by Rf1 in common wheat (Triticum aestivum L.) using high-density linkage maps. Molecular Genetics and Genomics. 2018. Vol. 293. P. 451–462.
19. Sinha, P., Tomar, S. M., Vinod Singh, V. K., Balyan, H. S. Genetic analysis and molecular mapping of a new fertility restorer gene Rf8 for Triticum timopheevi cytoplasm in wheat (Triticum aestivum L.) using SSR markers. Genetica. 2013. Vol. 141. P. 431–441.
20. Lukaszewski, A. J. Chromosomes 1BS and 1RS for control of male fertility in wheats and triticales with cytoplasms of Aegilops kotschyi, Ae. mutica and Ae. uniaristata. Theoretical and Applied Genetics. 2017. Vol. 130. P. 2521–2526.
21. Geyer, M., Bund, A., Albrecht, T., Hartl, L., Mohler, V. Distribution of the fertility-restoring gene Rf3 in common and spelt wheat determined by an informative SNP marker. Molecular Breeding. 2016. P. 167.
22. Zhao, Y., Zeng, J., Fernando, R., Reif, J. C. Genomic prediction of hybrid wheat performance. Crop Science. 2013. Vol. 53. P. 802–810.
23. Murai, K. Comparison of two fertility restoration systems against photoperiod-sensitive cytoplasmic male sterility in wheat. Plant Breeding. 2002. Vol. 121. P. 363–365.
24. Murai, K., Ohta, H., Kurushima, M., Ishikawa, N. Photoperiod-sensitive cytoplasmic male sterile elite lines for hybrid wheat breeding, showing high cross-pollination fertility under long-day conditions. Euphytica. 2016. Vol. 212. P. 313–322.
25. Bonjean A. P., Angus W. J. Chinese wheat pool. World wheat book / ed. A. P. Bonjean, W. J. Angus. Paris, 2001. P. 667–701.
26. Ni F., Qi J., Hao Q. Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species. Nat. Commun. 2017. Vol. 8. Art. № 15121.
27. Longin, C., Zhang, D. Future of wheat breeding is driven by hybrid wheat and efficient strategies for pre- breeding on quantitative traits. Plant Biotechnology and Its Applications. 2016. P. 2347–2380.
28. Hawkes, T., Pline-Smic, W., Dale, R., Friend, E., Hollinshead, T., Howe, P., Thompson, P., Viner, R., Greenland, A. D-glufosinate as a male sterility agent for hybrid seed production. Plant Biotechnology Journal. 2011. Vol. 9. P. 301–314.
29. Allen, E., Huang, S., Gilbertson, L. A., Houmerd, N. M., Ivashuta, S. I., & Robert, J. K. Methods for producing hybrid seed : Patent WO/2007/047016 US : IPC A01H 1/02. filed 26.10.2005 : published 26.04.2007.
30. Mizelle, M. B., Sethi, R., Ashton, M. E., Jensen, W. A. Development of the pollen grain and tapetum of wheat (Triticum aestivum) in untreated plants and plants treated with chemical hybridizing agent RH 0007. Sexual Plant Reproduction. 1989. Vol. 2. P. 231–252.
31. Parodi, P. C., Gaju, M. Male sterility induced by the chemical hybridizing agent clofencet on wheat, Triticum aestivum and T. turgidum var. durum. Ciencia e Investigación Agraria. 2009. Vol. 36. P. 267–276.
32. Мельник, В. С., Рябчун, В. К. Вплив гаметоцидів на формування чоловічої стерильності та розвиток рослин тритикале ярого. Селекція і насінництво. 2012. № 101. С. 90–101.
33. Міщенко, С. В., Лайко, І. М. Вплив гаметоцидів на формування чоловічої стерильності та селекційних ознак однодомних конопель. Селекція і насінництво. 2017. № 111. С. 88–97.
34. Міщенко, С. В. Теоретичні і практичні основи використання інбридингу та гібридизації в селекції коно- пель : дис. ... канд. с.-г. наук : 06.01.05 / Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр'єва. Харків, 2020. 215 с.
35. Білинська, О. В., Лютенко, В. С., Дульнєв, П. Г., Безпарточна, В. П. Чоловіча стерильність соняшника (Helianthus annuus L.), індукована новими гаметоцидними препаратами. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2019. Т. 24. С. 26–32.
36. Gowda, M., Kling, C., Wurschum, T., Reif, J. C. Hybrid breeding in durum wheat: heterosis and combining ability. Crop Science. 2010. Vol. 50. P. 2224–2230.
37. Гончаров, С. В., Костов, К. В. Селекція аутогамних видів зернових культур. У: Реалізація потенціалу сортів зернових культур — шлях вирішення продовольчої безпеки. Центральне, 2017.
38. Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні на 2025 рік. веб-сайт. URL: https://minagro.gov.ua/file-storage/reyestr-sortiv-roslin (дата звернення: 01.07.2025).
