Peculiarities of grain number formation in the main spike of spelt-like Chornobyl radiomutants of winter wheat
Abstract
Purpose. The aim of the study was to identify the regularities of grain number formation in the main spike of spelt-like Chornobyl radiomutants of winter wheat depending on genotype and meteorological conditions of the year.Methods. The study was conducted at the Bila Tserkva Experimental Breeding Station of the Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet during 2016–2018. Ten spelt-like RM accessions of Chornobyl radiomutants of winter wheat were examined. The research was carried out in accordance with the Methodology for the Qualification Examination of Plant Varieties for Suitability for Distribution in Ukraine. The arithmetic mean (x̄), minimum and maximum (min–max) grain number per main spike, variance (S²), and coefficient of variation (V, %) were determined. Homeostaticity (Hom) and breeding value (Sc) were calculated according to V. V. Khangildin and M. A. Lytvynenko (1981).Statistical processing of biometric data was performed using Microsoft Excel 2019 and Statistica 12.0 software packages. Results. Considerable contrast in temperature regime and precipitation amount and distribution during the study years enabled a comprehensive assessment of their effect on the formation of grain number in the main spike of spelt-like Chornobyl radiomutants of winter wheat.The lowest variability in grain number across the years was found in RM-10 (4.4 grains) and RM-7 (10.3 grains), withlow coefficients of variation – 2.8 % and 8.4 %, respectively.In contrast, the highest variability was recorded in RM-3 (33.4 grains), RM-8 (32.6 grains), and RM-1 (29.9 grains), with high phenotypic coefficients of variation of 25.1 %, 25.5 %, and 23.4 %, respectively. Conclusions. The speltlike radiomutants RM-1 (58.0 grains), RM-5 (57.9 grains), RM-3 (56.9 grains), RM-8 and RM-9 (56.4 grains) exceeded the experimental average (54.2 grains per main spike) over three years. The evaluation of grain number per main spike and stability parameters of the spelt-like Chornobyl radiomutants of winter wheat revealed their individual responses to environmental conditions and, consequently, differentiated breeding values. The radiomutant RM-10, which demonstrated the highest homeostaticity and breeding value (Hom = 2039; Sc = 51.1), exceeded the experimental mean grain number by 1.1 grains. The selected spelt-like RM accessions of winter wheat have been included in the breeding programs of the Bila Tserkva Experimental Breeding Station of the Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet, NAAS of Ukraine.
References
2. Gerten D., Heck V., Jägermeyr J., Bodirsky B. L., Fetzer I., Jalava M., Schellnhuber H. Feeding ten billion people is possible within four terrestrial planetary boundaries. Nature Sustainability. 2020. № 3(3). Р. 200–208.
3. FAO, IFAD, UNICEF, WFP and WHO. The State of Food Security and Nutrition in the World 2022. Repurposing food and agricultural policies to make healthy diets more affordable. Rome, FAO. 232 р.
4. Climate change: Cereal harvests across the world ‘fall by 10 % in 50 years’. 2016. URL: http://www.independent.co.uk/environment/climate-change-cereal-harvestsacross-the-world-fall-by-10-in-50-years-a6799666.html (дата звернення: 20.08.2025).
5. CIMMYT: Дослідження пшениці. 2023. URL: https://www.cimmyt.org/work/wheat-research/ (дата звернення: 20.08.2025).
6. Гамаюнова В. В., Корхова М. М., Панфілова А. В., Смірнова І. В., Коваленко О. А., Хоненко Л. Г. Пшениця озима: ресурсний потенціал та технологія вирощування: монографія. Миколаїв, 2021. 300 с.
7. Казьмір В. А. Модернізація структуро-логічної моделі організаційно-економічного механізму функціонування ринку зерна: методологічний вимір. Східна Європа: економіка, бізнес та управління. 2020. С. 442–447.
8. Шандрівська О. Є., Пиж О. В. Дослідження експортного потенціалу зернової промисловості України в умовах війни. Менеджмент та підприємництво в Україні: етапи становлення та проблеми розвитку. 2024. № 1(11). С. 259–270.
9. Моргун В. В., Гаврилюк М. М., Оксьом В. П., Моргун Б. В., Починок В. М. Впровадження у виробництва нових, стійких до стресових факторів, високопродуктивних сортів озимої пшениці, створених на основі використання хромосомної інженерії та маркер-допоміжної селекції. Наука та інновації. 2014. № 105. С. 11–16.
10. Самойлик М. О., Устинова Г. Л., Лозінський М. В., Корхова М. М., Уліч О. Л. Оцінка врожайних та адаптивних властивостей нових сортів пшениці м’якої озимої. Вісник аграрної науки. 2023. № 2(101). С. 34–42.
11. Корхова М. М., Нікончук Н. В., Панфілова А. В. Адаптивний потенціал нових сортів пшениці озимої в умовах Південного Степу України. Таврійський науковий вісник. 2021. Вип. 122. С. 48–55.
12. Кириленко В. В. Традиційні та сучасні методи селек- ції Triticum aestivum L. у Миронівському інституті пшениці імені В. М. Ремесла. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2014. № 4(25). С. 41–46.
13. Самойлик М. О., Лозінський М. В. Особливості успадкування в F1 і трансгресивна мінливість в популяцій F2 маси зерна з головного колоса за схрещування пшениці м’якої озимої різних екотипів. Аграрні інновації. 2023. № 22. С. 154–161.
14. Lozinskyi M. V. Inheritance and grain weight transgressive variability per plant in hybrid winter wheat (T. aestivum L.), obtained from the hybridization of various ecotypes. Агробіологія. 2016. № 1. С. 22–28.
15. Чернобай Ю. О., Рябчун В. К., Ярош А. В., Моргунов О. І. Елементи продуктивності та врожай- ності зразків пшениці м’якої озимої в залежності від походження. Генетичні ресурси рослин. 2019. № 24. С. 47–54.
16. Рисін Г. Б., Демидов О. А., Вологдіна Г. Б., Гуменюк О. В., Пикало С. В. Трансгресивна мінливість у популяціях F2, F3 пшениці м’якої озимої за ознаками продуктивності в умовах Лісостепу України. Аграрні інновації. 2024. № 24. С. 206–213.
17. Мурашко Л. А., Гуменюк О. В., Кириленко В. В., Замліла Н. П., Судденко Ю. М., Новицька Н. В. Адаптивні властивості та селекційна цінність гібридних комбінацій F3 пшениці м’якої озимої за ознаками продуктивності колоса. Наукові доповіді НУБіП. 2024. № 2/108.
18. Бурденюк-Тарасевич Л. А. Використання генетичної нестабільності чорнобильських мутантів в селекції Triticum aestivum L. на адаптивність. Фактори екс- периментальної еволюції організмів. 2017. Вип. 21. С. 112–116.
19. Васильківський С. П., Кочмарський В. С. Селекція і насінництво польових культур: підручник. Біла Церква: ПрАТ «Миронівська друкарня», 2016. 376 с.
20. Мазур О. В., Мазур О. В., Лозінський М. В. Селекція та насінництво польових культур: начальний посібник. Вінниця: ТВОРИ, 2020. 348 с.
21. Бурденюк-Тарасевич Л. А. Результати використання чорнобильських радіомутацій в озимій пшениці як джерел цінних властивостей при гібридизації. Збірник наукових праць ІЦБ УААН. 2004. Вип. 7. С. 27–38.
22. Бурденюк-Тарасевич Л. А. Віддалені наслідки дії хронічного опромінення рослин T. aestivum L. в зоні відчуження ЧАЕС в 1986–1987 рр. Фактори екс- периментальної еволюції організмів. 2011. Т. 10. С. 90–95.
23. Бурденюк-Тарасевич Л. А. Формотворчий процес у озимої пшениці Triticum aestivum L. впродовж 30 поколінь як результат післядії Чорнобильської катастрофи. Biodiversity after the Chernobyl Accident. Part II. The scientific proceedings of the International network AgroBio/N et. 2016. P. 29–33.
24. Amagai Y., Burdenyuk-Tarasevych L. A., Goncharov N. P., Watanabe N. Microsatellite mapping of the loci for false glume and semi-compact spike in Triticum L. Genetic Resources and Crop Evolution. 2017.
25. Бурденюк Л. А. Про можливість використання Чорнобильських радіомутантів для селекції озимої пшениці. Удосконалення методів селекції та насінництва зернових, зернобобових та круп’яних культур. Kиїв: ІЦБ УААН, 1997. С. 68–85.
26. Бурденюк-Тарасевич Л. А. Результати та перспек- тиви селекції озимої м’якої пшениці на підвищену адаптивність для умов Лісостепу і Полісся України. Науково-технічний бюлетень Миронівського інституту пшениці. 2007. Вип. 6/7. С. 48–56.
27. Бурденюк-Тарасевич Л. А., Лозінський М. В. Принципи підбору пар для гібридизації в селекції озимої пшениці T. aestivum L. на адаптивність до умов довкілля. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Т. 16. С. 92–96.
28. Бурденюк-Тарасевич Л. А., Бузинний М. В. Білоцерківські сорти пшениць: м’які озимі (Triticum aestivum L.), спельти озимі (Triticum spelta L.): апро- баційні ознаки, біологічні особливості пшениць та реалізація їх потенціалу в умовах Лісостепу, Полісся і Степу України. Біла Церква, 2021. 47 с.
29. Моргун В. В., Якимчук Р. А. Генетичні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС. Київ: Логос, 2010. 400 с.
30. Якимчук Р. А. Характер успадкування довжини сте- бла карликовими мутантами пшениці м’якої озимої, отриманими в зоні Чорнобильської АЕС. Фізіологія рослин і генетика. 2018. Т. 50. № 1. С. 46–58. DOI: https://doi.org/10.15407/frg2018.01.046.
31. Gilliham M., Able J. A., Roy S. J. Translating knowledge about abiotic stress tolerance to breeding programmers. Plant Journal. 2017. Vol. 90, Iss. 5. P. 898–917. doi: https://doi.org/10.1111/tpj.1345636.
32. Ткачик С. О., Лещук Н. В., Присяжнюк О. І. Методика проведення кваліфікаційної експертизи сортів рос- лин на придатність до поширення в Україні. Загальна частина. 4-те вид. Вінниця: Український інститут експертизи сортів рослин, 2016. 120 с.
33. Рожков А. О., Пузік В. К., Каленська С. М. та ін. Дослідна справа в агрономії: навч. посіб.: у 2 кн. Кн. 2. Статистична обробка результатів досліджень / за ред. А. О. Рожкова. Харків: Майдан, 2016. 352 с.
34. Ермантраут Е. Р., Карпук Л. М., Вахній С. П., Козак Л. А., Павліченко А. А., Філіпова Л. М. Методика наукових досліджень. Біла Церква : ТОВ «Білоцерківдрук», 2018. 104 с.
35. Польовий А. М., Божко Л. Ю., Вольвач О. В. Основи агрометеорології. Одеса: Вид-во «ТЭС», 2004. 150 с.
