Ecological plasticity and stability of winter wheat varieties in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine (Part 3 – years with different moisture supply)

Keywords: winter wheat, variety, irrigation, natural moisture, productivity, adaptability, stability, ecogradient, biplot analysis, cluster analysis

Abstract

The purpose of our research was to study and analyze the environmental stability and adaptability to different environments of winter wheat varieties selected by the Institute of Climate-oriented Agriculture of the National Academy of Sciences and the Selection and Genetic Institute of the National Center for Seed Science and Varietal Research of the National Academy of Sciences in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine. Research materials and methods. The reaction of 18 varieties of winter wheat to different growing conditions was studied at the Askania State Agricultural Research Station in the village of Tavrychanka, Kherson region (46°33’12”N; 33°49’13”E; 39 m above sea level) during 2015/16–2019/20. Research was conducted under different conditions of irrigation: with irrigation and without irrigation. Analysis of environmental stability and adaptability to different environments of winter wheat varieties was carried out using various parameters. Research results and their discussion. The obtained experimental data allow us to distinguish the varieties of winter wheat with the highest productivity according to the minimum productivity (Ymin) Konka – 4.75 t/ha and Lira odes’ka – 4.99 and according to the maximum productivity (Ymax) Burhunka – 8.46 t/ha, Harantiia odes’ka – 8.23, Tradytsiia odes’ka – 8.32 and Schedrist’ odes’ka – 8.58. The lowest productivity was characterized by Rosynka varieties – 3.87 t/ha and Harantiia odes’ka – 3.01 t/ha at the minimum (Ymin) and Ledia varieties – 6.59 t/ha and Rosynka – 6.66 t/ha at the maximum (Ymax). According to adaptability parameters, Rosynka and Lira odes’ka varieties were selected as the most stable, while Harantiia odes’ka and Schedrist’ odes’ka were selected as intensive type varieties. The Askaniis’ka variety was classified as plastic. Four clusters were formed: in the first cluster nine varieties of the plastic type were united at a distance of 100, in the second cluster six varieties of the intensive type were united at a distance of 83, in the third cluster two varieties were united at a distance of 11 and in the fourth there was a variety Dewdrop. According to the correlation analysis, the parameters of adaptability were selected: the level of resistance to stressful conditions (RS), the regression coefficient (bi), the variance of the deviation from the regression line (s2 di), the sign of the stability of the genotype response (σ2 SACi), the variance of the interaction between the genotype and the environment (σ2 (G×E)gi), compensation coefficient (Kgi), relative stability of the genotype (sgi), selection value of the genotype (SVGi), selection value of the variety (Sc) and homeostaticity (Hom) by which the type of variety can be most clearly characterized. Conclusions. The selected adaptability parameters, according to them and the biplot analysis, Konka and Lira odes’ka varieties were selected as the most stable, while Burhunka and Schedrist’ odes’ka were selected as intensive type varieties Koshova and Askaniis’ka varieties are selected as plastic.

References

1. Anderson W.K., Brennan R.F., Jayasena K.W., Micic S., Moore J.H., Nordblom T. Tactical crop management for improved productivity in winter-dominant rainfall regions: a review. Crop & Pasture Science. 2020, Vol. 71, P. 621–644. https://doi.org/10.1071/CP19315
2. Carlson R. Estimating the biotech sector’s contribution to the US economy. Nat Biotechnol. 2016, Vol. 34, P. 247–255. https://doi.org/10.1038/nbt.3491
3. Eberhart S.A, Rаssell W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sc. 1966. Vol. 6. № 1. P. 36–40.
4. Franco F.A., Marchioro V.S., Montecelli T.D.N., Schuster I., Polo M., Souza L.V., Lima F.J.A., Evangelista A., Santos D.A., Grave E.L. CD 1303 – Short stature, high productive potential and industrial quality. Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2018, Vol. 18, P. 123-125. https://doi.org/10.1590/1984-70332018v18n1c15
5. Galetto S.L., Bini A.R., Haliski A., Scharr D.A., Borszowskei P.R., Caires E.F. Nitrogen fertilization in top dressing for wheat crop in succession to soybean under a no-till system. Bragantia. 2017, Vol. 76, P. 282-291. https://doi.org/10.1590/1678-4499.095
6. 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. https://doi.org/10.36059/978-966-397-154-4/103-119
7. Ojha A. & Ojha B.R. Assessment of Morpho-Physiological, Yield and Yield Attributing Traits Related to Post Anthesis Drought in Wheat Genotypes Under Rainfed Condition in Rampur, Chitwan. Int. J. Appl. Sci. Biotechnol. 2020, Vol. 8, Issue 3, P. 323-335. DOI: 10.3126/ijasbt.v8i3.31609
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. Ray D.K., Mueller N.D., West P.C., Foley J.A. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050. PLoS ONE. 2013, Vol. 8, E66428. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066428
10. 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
11. Subira J., Álvaro F., del Moral L.F.G., & Royo C. Breeding effects on the cultivar × environment interaction of durum wheat yield. European Journal of Agronomy, 2015, Vol. 68, 78-88. https://doi.org/10.1016/j.eja.2015.04.009
12. Tyshchenko A.V., Tyshchenko O.D., Konovalova V.M., Fundirat K.S., Piliarska O.O. Methods of determining the adaptability and ecological stability of plants. Scientific Collection «InterConf+», 33(155): with the Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference «Modern Knowledge: Research and Discoveries» (May 19-20, 2023; Vancouver, Canada) by the SPC «InterConf». A.T. International, 2023. P. 324-342. https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.05.2023.029 ISSN 2709-4685
13. Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Kuts H., Lykhovyd P. Evaluation of drought tolerance in alfalfa (Medicago sativa) genotypes in the conditions of osmotic stress. AgroLife Scientific Journal. 2020. Vol. 9, No. 2, P. 353-358. ISSN 2285-5718
14. Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Dymov O., Piliarska O., Lykhovyd P. 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. Yadav R., Gupta S., Gaikwad K.B., Bainsla N.K., Kumar M., Babu P., Ansari R., Dhar N., Dharmateja P. & Prasad R. Genetic Gain in Yield and Associated Changes in Agronomic Traits in Wheat Cultivars Developed Between 1900 and 2016 for Irrigated Ecosystems of Northwestern Plain Zone of India. Front. Plant Sci. 2021, Vol. 12:719394. doi: 10.3389/fpls.2021.719394
16. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Димов О.М., Люта Ю.О. Особливості прояву адаптивних ознак у селекційних популяцій люцерни при вирощуванні на насіння. Вісник СумНАУ. Серія «Агрономія і біологія». 2021. Випуск 2(44), С. 3–11. https://doi.org/10.32845/agrobio.2021.2.1
17. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Димов О.М., Пілярська О.О. 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
18. 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. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.13.28
19. 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. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.14.20
20. 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
21. 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
22. 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
23. 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
24. Вожегова Р.А., Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Пілярська О.О., Фундират К.С., Коновалова В.М. Посухостійкість популяцій люцерни другого року за кормового використання. Аграрні інновації. 2023. № 17. С. 25–36. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.17.4
25. Лавриненко Ю.О., Вожегова Р.А., Базалій Г.Г., Усик Л.О., Жупина А.Ю. Вплив зрошення на продуктивність різних сортотипів озимої пшениці в умовах Південного Степу України. Наукові доповіді НУБіП України. 2019. № 3 (79). http://dx.doi.org/10.31548/dopovidi2019.03.014
26. 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. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2021.120.21
27. Тищенко А.В., Тищенко О.Д., Люта Ю.О., Пілярська О.О. Адаптивна здатність – важлива ознака в селекції рослин. Зрошуване землеробство. 2021. № 75, С. 101–109. https://doi.org/10.32848/0135-2369.2021.75.19
Published
2024-05-21
Section
BREEDING, SEED PRODUCTION