Seed productivity of alfalfa populations in the second year of life and the peculiarities of the manifestation of adaptive traits in them
Abstract
The purpose of research. Study of adaptive traits in breeding populations of alfalfa for seed use in the second year of life and selection of promising material for further use in the breeding process. Materials and methods. Research was conducted at the Institute of Irrigated Agriculture of the National Academy of Sciences of Ukraine during 2018–2020. The object of study was 24 alfalfa populations for seed use. The analysis of resistance of alfalfa genotypes to stress was carried out using the index of environmental conditions, regression coefficient, predicted ecological stability, variety plasticity under different ecogradients, indicators of stress resistance and genetic flexibility, homeostatic parameters and selection value, adaptability coefficient, general adaptive capacity, variances of specific adaptive capacity, relative stability of the genotype, selection value of the genotype, coefficients of nonlinearity and compensation-destabilization. Results. Growing alfalfa seeds of the second year of life, the worst conditions were in 2018, as indicated by the environmental index (lj), which was -98.44, and the best – in 2019 (lj = 65.52). In 2020, the value of this parameter was 32.92. The highest seed yield (285.7 kg/ha) under the worst conditions (2018) was obtained in the LR / H population with an average yield (Ymean = 377.0 kg/ha) by year. Populations of A.-N.d. No. 15 and Sin(c). / Primorka produced a high seed productivity of 500.0 kg/ha and 488.1 kg/ha under the best conditions, with an average over the years of research of 412.7 and 400.8, respectively. When analyzing second-year alfalfa breeding numbers based on a set of traits, for example, homeostatic and adaptability indicators, populations turned out to be the most stable M.agr. / C., A.r. d. and M.g. d., but they did not exceed the yield standard. The LR / H population had high indicators of homeostaticity (Hom = 240.6), selection value (Sc = 274.1), adaptability coefficient (KA = 116.3), stability (Sdi 2 = 4 13.2), but the plasticity index was somewhat lower than one (bi = 0.96). That is, this population can be characterized as well adapted to various environmental conditions. Selection samples Sin(s). / Primorka and Dobyr by r.s. according to indicators of genetic flexibility, regression coefficients were distinguished as populations of the intensive type, which respond well to the improvement of moisture conditions. Conclusions. The most stable population was identified – (Emeraude / T.)2, the population of the intensive type – Sin (c). / Primorka, A.-N.d. No. 15, Selection by k.s. and LR / H and M.g. / CP-11 – populations adapted to different conditions.
References
2. Ashraf M. Inducing drought tolerance in plants: Recent advances. Biotech. Adv. 2010. 28. 169–183.
3. Ayalneh T., Letta T., Abinasa M. Assessment of stability, adaptability and yield performance of bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars in South Eastern Ethiopia. J. Agric. & Environ. Sci. 2013. 13(7), 885–890. doi: 10.5829/idosi.aejaes.2013.13.07.1950.
4. Eberhart S. A., Rаssell W. A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sc. 1966. Vol. 6. №1. P. 36–40.
5. Giancarla V. et al. Assessment of drought tolerance in some barley genotypes cultivated in West part of Romania. J. Hortic. For. Biotechnol. 2010. 14(3), 114–118. 6. Harrison M. T. et al. Characterizing drought stress and trait influence on maize yield under current and future conditions. Glob. Change Biol. 2014. 20(3), 867–878. doi:10.1111/gcb.12381.
7. Latrach L. et al. Growth and nodulation of alfalfarhizobia symbiosis under salinity: electrolyte leakage, stomata conductance, and chlorophyll fluorescence. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2014. 38. 320–326. doi:10.3906/tar-1305-52.
8. Popov S. I., Leonov O. Yu., Popova K. M., & Avramenko S. V. Ecological plasticity of winter wheat varieties depending on root nitrogen nutrition in the eastern Forest-Steppe of Ukraine. Plant Varieties Studying and Protection. 2019. 15(3). 296–302. doi: 10.21498/2518-1017.15.3.2019.181087
9. Rosielle A. A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Science. 1981. Vol. 21, № 6. Р. 943–946. doi:10.2135/ cropsci1981.0011183X002100060033x
10. Tyshchenko O. et al. Evaluation of drought tolerance in alfalfa (Medicago sativa) genotypes in the conditions of osmotic stress. AgroLife Scientific Journal. Vol. 9, Num. 2, 2020. P. 353-358. ISSN 2285-5718
11. Vasconcelos E. S. et al. Alfalfa genotype selection for adaptability and stability of dry matter production. Acta Sci. Agron. 2008. 30. 339–343. doi: 10.4025/ actasciagron.v30i3.3511.
12. Vozhehova R. et al. Evaluation of breeding indices for drought tolerance in alfalfa (Medicago) genotypes. Scientific Papers. Series A. Agronomy. 2021. Vol. LXIV, No. 2. Р. 435-444.
13. Wang Z. et al. Transgenic Alfalfa Plants Expressing the Sweetpotato Orange Gene Exhibit Enhanced Abiotic Stress Tolerance. PLoS ONE. 2015. 10(5), e0126050. doi: 10.1371/journal.pone.0126050
14. Базалій В. В. Принципи адаптивної селекції озимої пшениці в зоні Південного Степу. Херсон: Айлант, 2004. 243 с.
15. Вожегова Р. А. та ін. Особливості прояву адаптивних ознак у селекційних популяцій люцерни при вирощуванні на насіння. Вісник СумНАУ. Серія «Агрономія і біологія». 2021. Вип. 2 (44). С. 3-11. DOI https://doi. org/10.32845/agrobio.2021.2.1
16. Вожегова Р. А. та ін. Оцінювання посухостійкості селекційного матеріалу люцерни за показниками водного режиму в умовах Півдня України. Plant Varieties Studying and protection. 2021. Vol. 17, No 1. С. 21-29. https://doi.org/10.21498/2518-1017.17.1.2021.228204
17. Вожегова Р. А. та ін. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни кормового використання в рік сівби за математичними індексами. Аграрні інновації. 2022. №13. С. 190–198. DOI https://doi.org/10.32848/agrar. innov.2022.13.28
18. Гончаренко А. А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур. Вестник РАСХН. 2005. № 6. С. 49–53.
19. Гончаренко А. А. Экологическая устойчивость сортов зерновых культур и задачи селекции. Зерновое хозяйство. 2016. № 2(44). С. 31–36.
20. Демидов О. А., Хоменко С. О., Чугункова Т. В., Федоренко І. В. Урожайність та гомеостатичність колекційних зразків пшениці ярої. Вісник аграрної науки. 2019. № 9. С.47-51. DOI: https://doi. org/20.31073/agrovisnyk201909-07
21. Животков Л. А., Морозова З. А., Секатуева Л. И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «урожайность». Селекция и семеноводство. 1994. № 2. С. 3–32.
22. Жученко A. A. Адаптивный потенциал культурных растений. Кишинев: Штиница, 1988. 767 с.
23. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство: эколого-генетические основы. Теория и практика: в 3-х т. М.: Агрорус, 2008–2009. Т. 1. 2008. 813 с.; Т. 2. 2009. 1104 с.; Т. 3. 2009. 960 с..
24. Зайцева І. О. Аналіз феноритміки та адаптивних властивостей кленів в умовах інтродукції у Степовому Придніпров'ї. Вісник Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету. 2015. № 2. С. 6–12.
25. Кильчевский А. В., Хотылева Л. В. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т. 1. Общая генетика растений. 2008. 551 с.
26. Кильчевский А. В., Хотылева Л. В. Генотип и среда в селекции растений. Наука и техника, 1989. 191 с.
27. Кильчевский А. В., Хотылева Л. В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды. Сообщение I. Обоснование метода. Генетика. 1985. Т. XXI, № 9. С. 1481–1489.
28. Кордюм Е. Л., Дубина Д. В. Пластичність онтогенезу судинних рослин : молекулярні, клітинні, популяційні та ценотичні аспекти. Вісник НАН України. Київ. 2015. № 7. С. 32–36. Режим доступу: http://nbuv.gov. ua/UJRN/vnanu_2015_7_7
29. Литун П. П. Взаимодействие генотип-среда в генетических исследованиях и способы его изучения. Проблемы отбора и оценки селекционного мате- риала. К.: Наукова думка, 1980. С. 63-93.
30. Мельник А. В., Романько Ю. О., Романько А. Ю. Адаптивний потенціал і стресостійкість сучасних сортів сої. Таврійський науковий вісник. 2020. 113. 85–91. doi: 10.32851/2226-0099.2020.113.12
31. Орлюк А. П., Гончарова К. В. Адаптивний і продуктивний потенціали пшениці. Херсон: Айлант, 2002. 275 с.
32. Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Люта Ю. О. Оцінка генотипів люцерни за насіннєвою продуктивністю на посухостійкість. Таврійський науковий вісник. Херсон: ВД «Гельветика». 2021. №120. С. 155–168. DOI https://doi.org/10.32851/2226-0099.2021.120.21
33. Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Люта Ю. О., Пілярська О. О. Адаптивна здатність – важлива ознака в селекції рослин. Зрошуване землеробство: міжвідомчий тематичний науковий збірник. Херсон: ВД «Гельветика», 2021. №75. С. 101–109. DOI https:// doi.org/10.32848/0135-2369.2021.75.19
34. Тищенко О.Д., Тищенко А.В., Пілярська О.О., Куц Г.М. Особливості морфології кореневої системи у популяцій люцерни. Зрошуване землеробство: збірник наукових праць. Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2019. Вип. 72. С. 118-121. DOI https:// doi.org/10.32848/0135-2369.2019.72.25
35. Хангильдин В. В., Литвиненко Н. А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы. Науч.- техн. бюл. ВСГИ. 1981. № 1/39. С. 8–14.
