ADAPTIVE TRAITS AND THEIR MANIFESTATION IN ALFALFA POPULATIONS OF THE SECOND YEAR FOR FODDER USE

Keywords: genotype, population, feed productivity, parameters of adaptive traits, correlation, biplot analysis, cluster analysis.

Abstract

The purpose of research. Study of adaptive traits in breeding populations of alfalfa for fodder 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 pp. The object of study was 24 alfalfa populations. The analysis of the resistance of alfalfa genotypes to stress was carried out using the index of environmental conditions, regression coefficient, predicted ecological stability, plasticity of the variety under different ecological gradients, 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. The results. On grass alfalfa of the second year of life, the value of the environmental index (lj) under conditions of natural moisture in 2018 was -0.97, in 2019 it was -1.79, and in 2020, the worst year for growing alfalfa, it was -6.11. During irrigation in 2019 and 2020, the indices of environmental conditions (lj) were +1.83 and +1.36, respectively, and it was the highest (+5.67) in 2018. According to eight parameters of adaptability, the population of was selected as the most stable to drought M.g. / CP-11, after six – Ram. d. and five – M.g. / M.agr. According to the parameters of adaptability, three populations of the intensive type were selected: Prymorka, Sin(s). / Prymorka and V.11 / P. d. and the Prymorka / Sin(s) population, which is plastic in relation to moisture conditions. According to the results of GGE biplot analysis, the most stable populations G12 – Ram were distinguished. d., G14 – T. / Emeraude, d., G17 – M.agr. / C. and G21 – PHNV2. Populations G2 – Elehiya, G4 – M.g. / P.p., G5 – Sin(s). / Prymorka and G13 – (Emeraude / T.)2 and G22 – V.11 / P. d. respond best to improved moisture conditions, but show a sharp decrease in yield under natural moisture conditions. Genotypes G6 – LR / H and G15 – M.g. / CP-11 are characterized by high yield under both moisture conditions, which indicates the plasticity of these populations. Agglomerative hierarchical and k-means cluster analysis of alfalfa populations was conducted and three clusters were identified. Conclusions. The most suitable identifiers of adaptability are highlighted: regression coefficient (bi), homeostaticity (Hom), selection value (Sc), variance of specific adaptive capacity (σ²CAЗi), relative stability of the genotype (sgi), selection value of the genotype (СЦГi), compensation-destabilization coefficient (Kgi), which made it possible to single out valuable breeding samples. The Ram population most adapted to stressful conditions was identified. d. Populations V.11 / P. d. and Sin(s). / Prymorka had signs of being unstable, i.e. picky about growing conditions. The population of M.g. / CP-11 was characterized by high yield under both moisture conditions, which indicates its plasticity.

References

1. Ashraf M. Inducing drought tolerance in plants: Recent advances. Biotech. Adv. 2010. Vol. 28. P. 169–183.
2. 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. Vol. 13, Issue 7. P. 885–890. doi: 10.5829/idosi. aejaes.2013.13.07.1950
3. Eberhart S. A, Rаssell W. A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sc. 1966. Vol. 6. №1. P. 36–40.
4. Giancarla V. et al. Assessment of drought tolerance in some barley genotypes cultivated in West part of Romania. J. Hortic. For. Biotechnol. 2010. Vol. 14, Issue 3. P. 114–118.
5. Harrison M. T. et al. Characterizing drought stress and trait influence on maize yield under current and future conditions. Glob. Change Biol. 2014. Vol. 20, Issue 3. P. 867–878. doi:10.1111/gcb.12381
6. 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. Vol. 38. P. 320–326. doi:10.3906/tar-1305-52.
7. Lavrynenko Yu. O. Breeding heritage and its role in stabilizing production of corn grain in Ukraine. Natural sciences and modern technological solutions: knowledge integration in the XXI century: collective monograph. Lviv-Torun: Liha-Pres, 2019. P. 103–119. DOI https://doi.org/10.36059/978-966-397-154-4/103-119 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. Vol. 15, Issue 3. P. 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 A.V., Tyshchenko O.D., Kuts G.M., Piliarska O.O., Galchenko N.M. Anti-pest protection of two-year old alfalfa grown for seeds. Селекція і насінництво. 2021. № 119. С. 170–180. DOI: 10.3083 5/2413-7510.2021.237163
11. 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
12. Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Biliaeva I., Kuts H., Lykhovyd P., Halchenko N. Seed productivity of alfalfa varieties depending on the conditions of humidification and growth regulators in the Southern Steppe of Ukraine. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. Vol. 20, Issue 4, 2020. P. 551–562. PRINT ISSN 2284-7995, E-ISSN 2285-3952
13. Vasconcelos E.S. et al. Alfalfa genotype selection for adaptability and stability of dry matter production. Acta Sci. Agron. 2008. Vol. 30. P. 339–343. doi: 10.4025/ actasciagron.v30i3.3511
14. 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.
15. Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Piliarska O., Konovalova V., Sharii V., Fundirat K. Economic feasibility of application of bacterial and fungal drugs on seed-used alfalfa. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2022. Vol. 22, Issue 4. Р. 827–834. PRINT ISSN 2284-7995
16. Wang Z. et al. Transgenic Alfalfa Plants Expressing the Sweetpotato Orange Gene Exhibit Enhanced Abiotic Stress Tolerance. PLoS ONE. 2015. Vol. 10, Issue 5. e0126050. doi: 10.1371/journal.pone.0126050
17. Базалій В.В. Принципи адаптивної селекції озимої пшениці в зоні Південного Степу. Херсон: Айлант, 2004. 243 с.
18. Вожегова Р.А. та ін. Особливості прояву адаптивних ознак у селекційних популяцій люцерни при вирощуванні на насіння. Вісник СумНАУ. Серія «Агрономія і біологія». Вип. 2 (44), 2021. С. 3–11. DOI https://doi. org/10.32845/agrobio.2021.2.1
19. 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
20. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Гальченко Н.М. 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
21. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Гальченко Н.М. Урожайність та посівні якості насіння сортів люцерни залежно від умов вирощування. Вісник аграрної науки. 2021. №8 (821). С. 55–63. DOI: https://doi.org/10.31073/ agrovisnyk202108-07
22. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Особливості прояву адаптивних ознак у популяцій люцерни за кормового використання. Аграрні інновації. 2022. №14. С. 135–144. DOI https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.14.20
23. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Гальченко Н.М. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни за насіннєвого використання в рік сівби. Аграрні інновації. 2022. №15. С. 89–96. DOI https://doi.org/10.32848/ agrar.innov.2022.15.14
24. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Визначення посухостійкості популяцій люцерни насіннєвого використання за математичними індексами. Вісник аграрної науки. 2023. №1 (838). С. 40–48. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202301-05
25. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Зв’язок між кормовою та насіннєвою продуктивністю популяцій люцерни. Зрошуване землеробство. 2022. №78, С. 47–56. https://doi. org/10.32848/0135-2369.2022.78.8
26. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Насіннєва продуктивність популяцій люцерни другого року життя та особливості прояву у них адаптивних ознак. Аграрні інновації. 2022. №16. С. 94–103. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.16.15
27. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Формування стійкості рослин насіннєвої люцерни в умовах різного екологічного градієнта. Вісник аграрної науки. 2023. №3 (840). С. 53–62. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202303-08
28. 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
29. 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.
30. 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
31. 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
32. Тищенко А.В. Сорти люцерни – насіннєва продуктивність та способи її підвищення. Насінництво. 2015. №2. С. 7–9.
33. Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Куц Г.М., Пілярська О.О., Коновалова В.М. Насіннєва продуктивність люцерни першого року життя залежно від застосування гербіцидів. Аграрні інновації. 2022. №11. С. 92–102. DOI https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.11.12
34. 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
35. 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
36. Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О. Особливості розвитку популяцій люцерни за різних умов вирощування. Наукові доповіді НУБіП України, [S.l.], n. 4(92), сер. 2021. ISSN 2223-1609
37. Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О., Куц Г.М. Щільність травостою люцерни за роками життя та укосами за різного вологозабезпечення. Зрошуване землеробство. 2021. №76, С. 75–82. DOI https://doi. org/10.32848/0135-2369.2021.76.14
38. Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Куц Г.М., Гальченко Н.М. Насіннєва продуктивність люцерни першого року життя залежно від заходів боротьби зі шкідниками. Аграрні інновації. 2021. №6. С. 57–67. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2021.6.12
Published
2023-07-05
Section
BREEDING, SEED PRODUCTION