Реакція генотипів пшениці м'якої озимої на маніпуляції з фондомметаболітів
Анотація
Метою досліджень було встановити особливості реакції широкого набору генотипів пшениці м'якої озимої різного еколого-генетичного походження на контрастні маніпуляції з фондом метаболітів (видалення половини колоса, повне видалення листків) для оцінки їх селекційно-генетичної цінності та обґрунтування напрямів подальшого використання в селекційному процесі. Методи. Дослідження проведено впродовж 2024–2025 рр. на колекції 55 генотипів (Triticum aestivum L.), що включала 31 сорт вітчизняної, китайської та європейської селекції й 24 селекційні лінії. На головному пагоні кожного генотипу реалізовано три варіанти: контроль (інтактні рослини), повне видалення листків у фазу колосіння та видалення половини колосків колоса. Після достигання визначали масу 1000 зерен (М1000) і суху масу стебла. Достовірність відмінностей контроль–дослід оцінювали парним t-тестом із розрахунком Cohen's d; для кожного генотипу розраховано чотири індекси реакції (R1–R4) як відношення дослідного варіанта до контролю. Структуру взаємозв'язків між індексами встановлено методом головних компонент (PCA) з попередньою перевіркою придатності даних (тест Бартлетта, критерій KMO). Типологію генотипів визначено ієрархічною кластеризацією (метод Уорда) з подальшою перевіркою міжтипових відмінностей однофакторним дисперсійним аналізом. Результати. Видалення половини колоса зумовило достовірне зростання М1000 (+7,0% відносно контролю; Cohen's d=1,04), тоді як повна дефоліація спричинила його зниження (-15,9%; d=2,44) – величина ефекту дефоліації вдвічі перевищувала ефект видалення колосків, що свідчить про переважання донорного лімітування наливу зерна в дослідженому генофонді. Маса стебла демонструвала дзеркальну динаміку, підтверджуючи участь стеблового резерву в компенсації дефіциту донора. PCA виявив дві незалежні осі мінливості: пластичність стеблового резерву (40,1% дисперсії) та тип донорно-акцепторного лімітування зернівки (30,9%). Кластерний аналіз виділив чотири статистично достовірно розрізнені типи реакції (р<0,01 для всіх індексів): з посиленою чутливістю до обмеження донора, зі стабільно високою масою стебла за обох маніпуляцій, з проміжними значеннями індексів (найчисельніший) та зі зниженою стебловою реакцією. Висновки. Виявлена типологія генотипів пшениці м'якої озимої за характером донорно-акцепторних відносин відображає реальну фізіологічну диференціацію, а не артефакт статистичного методу, і створює диференційовану основу для добору вихідного матеріалу під конкретні селекційні завдання – підвищення потенціалу продуктивності, стійкості до вилягання чи толерантності до стресів, пов'язаних із втратою фотосинтезувальної поверхні.
Посилання
2. Paul M. J., Watson A., Griffiths C. A. Linking fundamental science to crop improvement through understanding source and sink traits and their integration for yield enhancement. Journal of Experimental Botany. 2020. Vol. 71, No. 7. P. 2270–2280. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erz480
3. Serrago R. A., Alzueta I., Savin R., Slafer G. A. Understanding grain yield responses to source–sink ratios during grain filling in wheat and barley under contrasting environments. Field Crops Research. 2013. Vol. 150. P. 42–51. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2013.05.016
4. Sanchez-Bragado R., Kim J. W., Rivera-Amado C., Molero G., Araus J. L., Savin R., Slafer G. A. Are awns truly relevant for wheat yields? A study of performance of awned/awnless isogenic lines and their response to source–sink manipulations. Field Crops Research. 2020. Vol. 254. Article 107827. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2020.107827
5. Miralles D. J., Slafer G. A. Individual grain weight responses to genetic reduction in culm length in wheat as affected by source-sink manipulations. Field Crops Research. 1995. Vol. 43, No. 1. P. 55–66. DOI: https://doi.org/ 10.1016/ 0378-4290(95)00041-N
6. Asseng S., Kassie B. T., Labra M. H., Amador C., Calderini D. F. Simulating the impact of source-sink manipulations in wheat. Field Crops Research. 2017. Vol. 202. P. 47–56. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2016.04.031
7. Álvaro F., Royo C., García del Moral L. F., Villegas D. Grain filling and dry matter translocation responses to source–sink modifications in a historical series of durum wheat. Crop Science. 2008. Vol. 48, No. 4. P. 1523–1531. DOI: https://doi.org/ 10.2135/cropsci2007.10.0545
8. Wingler A., Soualiou S. Overcoming physiological tradeoffs between flowering time and crop yield: strategies for a changing climate. Journal of Experimental Botany. 2025. Vol. 76, No. 10. P. 2646–2658. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/eraf110
9. Rivera-Amado C., Molero G., Trujillo-Negrellos E., Reynolds M., Foulkes J. Estimating organ contribution to grain filling and potential for source upregulation in wheat cultivars with a contrasting source-sink balance. Agronomy. 2020. Vol. 10, No. 10. Article 1527. DOI: https://doi.org/ 10.3390/agronomy10101527
10. Zhang S., Chai H., Sun J., Zhang Y., Lu Y., Jiang D., Dai T., Tian Z. Regulatory effects of source-sink manipulations on photosynthesis in wheat with different source-sink relationships. Plants. 2025. Vol. 14, No. 10. Article 1456. DOI: https://doi.org/ 10.3390/plants14101456
11. Ershadimanesh K., Siosemardeh A., Hoseeinpanahi F. Evaluation of source–sink manipulation through defoliation treatments in promising bread wheat lines under optimal irrigation and rainfed conditions. Frontiers in Agronomy. 2024. Vol. 6. Article 1393267. DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2024.1393267
12. Wu X., Liu M., Li C., McHugh A. D., Li M., Xiong T., Liu Y., Tang Y. Source–sink relations and responses to sink-source manipulations during grain filling in wheat. Journal of Integrative Agriculture. 2022. Vol. 21, No. 6. P. 1593–1605. DOI: https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63640-7
13. Ballesteros-Rodríguez E., Martínez-Rueda C. G., Morales-Rosales E. J., Estrada-Campuzano G., González G. F. Changes in number and weight of wheat and triticale grains to manipulation in source-sink relationship. International Journal of Agronomy. 2019. Vol. 2019. Article 7173841. DOI: https://doi.org/ 10.1155/ 2019/7173841
14. Maydup M. L., Antonietta M., Guiamet J. J., Graciano C., López J. R., Tambussi E. A. The contribution of ear photosynthesis to grain filling in bread wheat (Triticum aestivum L.). Field Crops Research. 2010. Vol. 119, No. 1. P. 48–58. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2010.06.014
15. Ahmadi A., Joudi M., Janmohammadi M. Late defoliation and wheat yield: little evidence of post-anthesis source limitation. Field Crops Research. 2009. Vol. 113, No. 1. P. 90–93. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2009.04.010
16. Ma Y.-Z., MacKown C. T., Van Sanford D. A. Differential effects of partial spikelet removal and defoliation on kernel growth and assimilate partitioning among wheat cultivars. Field Crops Research. 1996. Vol. 47, No. 2–3. P. 201–209. DOI: https://doi.org/ 10.1016/ 0378-4290(96)00016-0
17. Borrás L., Slafer G. A., Otegui M. E. Seed dry weight response to source-sink manipulations in wheat, maize and soybean: a quantitative reappraisal. Field Crops Research. 2004. Vol. 86 (2-3). Р. 131–146. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.fcr.2003.08.002
18. Heidari H. Source-sink relationship in wheat as affected by defoliation and spikelet removal. Acta Fytotechnica et Zootechnica. 2022. Vol. 25, No. 1. P. 40–45. DOI: https://doi.org/ 10.15414/afz.2022.25.01.40-45
19. Gurumurthy S., Arora A., Krishna H., Chinnusamy V., Hazra K. K. Genotypic capacity of post-anthesis stem reserve mobilization in wheat for yield sustainability under drought and heat stress in the subtropical region. Frontiers in Genetics. 2023. Vol. 14. Article 1180941. DOI: https://doi.org/ 10.3389/fgene.2023.1180941
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
