Цитогенетическая стабилизация генома секалотритикум (хTriticosecale derzhavinii secalotriticum rozenst., et mittelst., S/RRAABB, 2n = 42)

Представлены результаты цитогенетического исследования стабилизации генома гексаплоидных секалотритикум (S/RRAABB, 2n = 6x = 42) в F₁₋₉. Установлены ядерно-цитоплазматическая специфичность и цитогенетические факторы стабилизации генома секалотритикум: подвидовая специфичность цитотипа, генотипическая специфичность гибридов, происхождение, полярная ориентация центромер, тип деления и сегрегации хромосом в мейозе. Обоснована целесообразность развития самостоятельных направлений селекции гетероплазматических тритикале.Представлено результати цитогенетичного дослідження стабілізації геному гексаплоїдних секалотритікум (S/RRAABB, 2n = 6x = 42) в F₁₋₉. Встановлено ядерно-цитоплазматичну специфічність та цитогенетичні фактори стабілізації геному секалотритікум: підвидова специфічність цитотипу, генотипічна специфічність гібридів, походження, полярна орієнтація центромер, тип ділення і сегрегації хромосом в мейозі. Обґрунтовано доцільність розвитку самостійних напрямків селекції гетероплазматичних тритікале.Results of cytogenetic study of genome stabilization in hexaploid secalotriticum (S/RRAABB, 2n = 6x = 42) in F₁₋₉ are presented. Nuclear-cytoplasmic specificity and cytogenetic factors of genome stabilization in secalotriticum (subspecies cytotype specificity, genotypic specificity of hybrids, origin, polar orientation of centromeres, type of division and chromosome segregation in meiosis) were established. Suitability of the development of independent directions of heteroplasmic triticale selection was substantiated

ДЕЯКІ ІСТОРИЧНІ АСПЕКТИ ВИВЕДЕННЯ ТА ЕТАПИ СЕЛЕКЦІЙНОЇ РОБОТИ З ТРИТИКАЛЕ

Висвітлено деякі історичні аспекти селекційного формування та світового поширення тритикале (хTriticosecale Wittm.)

Використання ознаки «стерильність – фертильність пилку для відбору пшенично-житніх хромосомно заміщених форм тритикале

The aim and tasks of the study. To evaluate possibility of selection of wheat-rye chromosome-substituted forms of triticale by the trait "sterility - fertility" by examining the first generation hybrids from crosses between triticale with known genomic formula and triticale in which wheat-rye chromosome substitutions by the trait "sterility - fertility" are expected.Material and methods. The winter triticale varieties Avatar, Yunga, Ladnoye, Rozovskiy 6 and forms obtained by crossing three species triticale with spelta 57/13, 95/13, 220/13 and 116/13 were used for crosses. To detect wheat-rye chromosome-substituted forms of triticale we crossed triticale varieties with known genomic formula and triticale forms in which wheat-rye chromosome substitutions were expected with the variety Avatar in the following combinations: Rozovskiy 6 × Avatar, Avatar × Yunga, Avatar × Ladnoye, 57/13 × Avatar, 220/13 × Avatar, 95/13 × Avatar, 116/13 × Avatar. Evaluation of the first generation hybrids by the trait "sterility - fertility" was carried out in the flowering phase.Results and discussion. The studies found that the first generation hybrids from crossing sample 116/13 with the variety Avatar were sterile. This allowed us to state that this sample had wheat-rye substitution of chromosomes. Electrophoresis of storage proteins of sample 116/13 was carried out. It confirmed partial wheat-rye chromosome substitution in this sample. Centric rye-wheat translocation 1RS.1AL was found in sample 116/13. The studies demonstrated that it was possible to select wheat-rye chromosome-substituted forms of triticale by the trait "sterility - fertility". On this basis a method of selection of wheat-rye chromosome-substituted forms triticale was developed.Conclusions. 1. Sterility of the first generation hybrids from crosses between triticale with known genomic formula with triticale having wheat-rye chromosome substitutions was detected.2. Apossibility of selection of wheat-rye chromosome-substituted forms of triticale by the trait "sterility - fertility" was rationalized, which allowed developing a method of selection of wheat-rye chromosome-substituted forms of triticale (Ukrainian patent for utility model No 59585).Цель и задачи исследований. Установить возможность отбора пшенично-ржаных хромосомно замещенных форм тритикале по признаку «стерильность - фертильность» пыльцы путем изучения гибридов первого поколения от скрещивания тритикале с известной геномной формулой, с тритикале, в которых ожидаются пшенично-ржаные хромосомные замещения по признаку «стерильность - фертильность»пыльцы.Материалы и методы. Для скрещиваний использовали сорта тритикале озимого Аватар, Юнга, Ладное, Розовский 6 и формы, полученные от скрещивания трехвидовой тритикале со спельтой 57/13, 95/13, 220/13 и 116/13. Для выделения пшенично-ржаных хромосомно замещенных форм тритикале были проведены скрещивания сортов тритикале с известной геномной формулой и форм тритикале, в которых ожидались пшенично-ржаные хромосомные замещения с сортом Аватар в следующих комбинациях: Розовский 6 × Аватар, Юнга × Аватар, Ладное × Аватар, 57/13 × Аватар, 220/13 × Аватар, 95/13 × Аватар, 116/13 × Аватар. Оценку гибридов первого поколения по признаку «стерильность - фертильность» проводили в фазу цветения.Обсуждение результатов. В ходе исследований было установлено, что гибриды первого поколения от скрещивания образца 116/13 с сортом Аватар являются стерильными. Это позволило утверждать, что у данного образца есть пшенично-ржаное замещение хромосом. Был проведен электрофоретический анализ запасных белков образца 116/13. У образца 116/13 обнаружено 1RS.1AL центрическую ржано-пшеничную транслокацию. В результате проведенных исследований установлено, что по признаку «стерильность - фертильность» пыльцы можно отбирать пшенично-ржаные хромосомно замещены формы тритикале. На основе этого разработан способ отбора пшенично-ржаных хромосомно замещенных форм тритикале.Выводы. 1. Установлена стерильность гибридов первого поколения от скрещивания тритикале с известной геномной формулой, с тритикале, в которых есть пшенично-ржаные хромосомные замещения в комбинации скрещивания 116/13 (безостый) × Аватар.2. Обоснована возможность отбора пшенично-ржаных хромосомно замещенных форм тритикале по признаку «стерильность - фертильность» пыльцы, что позволило разработать способ отбора пшенично-ржаных хромосомно замещенных форм тритикале (патент Украины на полезную модель №59585). Встановлено можливість відбору пшенично-житніх хромосомно заміщених форм тритикале за ознакою «стерильність – фертильність» пилку шляхом вивчення гібридів першого покоління від схрещування тритикале з відомою геномною формулою, з тритикале, в яких очікуються пшенично-житні хромосомні заміщення за ознакою «стерильність – фертильність» пилку. Виділено зразок 116/13 (безостий), в якого відмічено часткове пшенично-житнє хромосомне заміщення

Determination of the stability of grain protein production by triticale among nine environments within the southeastern United States

Twenty-four varieties of hexaploid triticale (Triticosecale Wittmack) were grown in nine environments among five states in the southeastern U.S.A. Seed samples were assayed for percent protein and milligrams protein per hundred seed. Each environment was assigned an index equal to the average of the protein values for all varieties grown in that environment. Each variety was regressed linearly on environmental indices, so as to evaluate stability of seed protein characters over environments. The fit to linear regression was evaluated. Estimates of broad sense heritability for percent protein and milligrams protein per hundred seed were found to be 1% and 11% respectively. Coefficients of variation were 10.1 for percent protein and 12.1 for milligrams protein per hundred seed. Correlation between seed size and milligrams protein per hundred seed was found to be 0.67; correlation between seed size and percent protein was found to be -0.58. Correlation between percent protein and milligrams protein per hundred seed was 0.18. The correlation between environmental stability (regression coefficients) and protein value was found to be non-significant for both percent protein and milligrams protein per hundred seed. The coefficient of variation was not found to have a significant association with the regression coefficient; therefore, the coefficient of varia tion should not be used as an indicator of environmental stability. Although protein levels varied among environments, the rankings of individual varieties remained relatively constant among iii iv environments. The results obtained from this study would not pre clude the development of a breeding program to enhance protein levels in triticale even though heritability estimates were relatively low

Прояви модифікаційної здатності генотипів тритикале озимого лісостепового та поліського екотипів

We experimentally studied biocenotic manifestations of modification capacity of winter triticale genotypes of Forest-Steppe and Polissya ecotypes depending on agro-ecological factors. Winter triticale cultivars were studied as ecomorphological geocenoconsortiums that defined agro-ecological assessment of them, depending on genotypic and phenotypic characteristics.The aim and tasks of the study. The study purpose - to substantiate theoretically and develop methodological bases of ecosystem formation of highly productive winter triticale phytocenoses in the Forest-Steppe and Polissya of Ukraine.Material and Methods. The stationary studies were carried out in the Forest-Steppe, Forest-Steppe/Pollisya transition zone, and Pollisya. Winter triticale phytocenosis status was evaluated by morphological, biological and valuable economic traits of agrophytocenoses, their suitability for use in certain conditions of an ecotope. Parameters of yield structure elements, course of phenological developmental phases, dynamics of plant growth increment, length of growing season, leaf area, net photosynthetic productivity, photosynthetic potential, root system parameters in different soil horizons and tops were determined. Winter hardiness of ecomorphs in experiments was evaluated according to data of autumn and spring surveys od phytocenosis status.Results and Discussion. A scheme to create sustainable highly productive winter triticale phytocenoses at various hierarchical levels (autecological, demecological, consortium, zonal, biocenotic, ecosystem) through breeding and testing of ecomorphs (hybrids, lines) having a number of valuable economic and environmental traits was suggested. In addition to morphological and physiological characteristics of cultivars of specific ecotypes, ecomorphic peculiarities of cultivar response to impact of certain agrotechnical factors (mineral fertilizers, microbial agents, predecessors, seeding rate and timing) were proposed to use.Conclusions. Identification of winter triticale cultivars as ecomorphs provided design of a logically orderЭкспериментально исследованы биоценотические проявления модификационной способности генотипов тритикале озимого лесостепного и полесского экотипов в зависимости от агроэкологических факторов. Сорта тритикале озимого изучены как экоморфические геоценоконсорции, что определило их агроэкологическую оценку в зависимости от генотипических и фенотипических характеристик.Цель и задачи исследования. Цель исследования – теоретически обосновать и разработать методологические основы экосистемного формирования высокопродуктивных фитоценозов тритикале озимого в условиях Лесостепи и Полесья Украины.Материалы и методы. Стационарные исследования проводили в условиях Лесостепи, переходной зоны Лесостепь-Полесье, Полесье. Состояние фитоценозов тритикале озимого оценивали по морфологическим, биологическим и ценным хозяйственным признакам агрофитоценозов, их пригодности к использованию в определенных условиях экотопа. Определяли показатели элементов структуры урожая, проходжение фенологических фаз развития, динамику прироста растений, продолжительность периода вегетации, площадь листьев, чистую продуктивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал, параметры корневой системы в различных горизонтах и наземной части. Зимостойкость экоморф в опытах оценивали по данным осеннего и весеннего учетов состояния фитоценозов.Обсуждение результатов. Предложена схема создания устойчивых высокопродуктивных фитоценозов тритикале озимого на различных иерархических уровнях (аутэкологическом, демэкологическом, консорционном, зональном, биоценотическом, экосистемном), путем селекции и апробации экоморф (гибридов, линий) с рядом ценных хозяйственных и экологических признаков. Наряду с морфо и физиологическими характеристиками сортов конкретных экотипов предложено использовать экоморфические особенности реакции сортов на воздействие определенных агротехнических факторов (минеральные удобрения, микробные препараты, предшественники, норма и сроки высева семян).Выводы. Идентификация сортов тритикале озимого в качестве экоморф позволила подойти к построению логически упорядоченной модели, которая отражает экологические и агропроизводственные особенности сортов тритикале.тритикале озимого лісостепового та поліського екотипів залежно від агроекологічних чинників. Сорти тритикале озимого вивчено як екобіоморфічні геоценоконсорції, що визначило їх агроекологічну оцінку залежно від генотипових та фенотипових характеристик (зимо-, посухостійкість, площа листкової поверхні, стійкість проти хвороб і шкідників, урожайність та якість зерна та ін.). Запропоновано схему створення стійких високопродуктивних фітоценозів тритикале озимого на різних ієрархічних рівнях (аутекологічному, демекологічному, консорційному, зональному, біоценотичному, екосистемному) шляхом виведення та запровадження екоморф (гібридів, ліній) з низкою цінних господарських та екологічних ознак.

Полиморфизм гетерохроматиновых C-блоков хромосом генома ржи у ржано-пшеничных амфидиплоидов и их хромосомно-замещенных линий

Изучали полиморфизм гетерохроматиновых С-блоков хромосом ржаного генома у ржано-пшеничных амфидиплоидов – секалотритикум (Верасень × Л374, Новосибирская × Л246), гибридов F1BC1 ((Верасень × Л374) × Л145 × Л145), D/A-замещенных линий (линия 118 (Новосибирская × Л246) × Reso × Reso, линия 104 (Верасень × Л374) × Гармония × Гармония) с целью выявления цитогенетических маркеров ржаных хромосом. Показано увеличение полиморфизма по наличию и величине гетерохроматиновых блоков хромосом ржаного генома у гибридов F1BC1 и нестабильных генотипов хромосомно-замещенных линий F6BC1, что связано с активацией мобильных генетических элементов, присутствующих у злаков. Выявлены гетерохроматиновые маркеры всех семи хромосом ржаного генома. Система полиморфизма гетерохроматиновых блоков может служить маркером специфичности линейной структуры хромосом в процессе реконструкции синтетических геномов хлебных злаков, а также тестом на цитологическую и морфогенетическую стабильность гибридных полигеномов в ряду поколений.Polymorphism of heterochromatin C-blocks in chromosomes of rye genome has been studied in the F1BC1 hybrids and the D/A substitution lines of rye-wheat amphidiploids (Verasen × L374, Novosibirskaya × L246) – secalotriticum for revealing cytogenetic markers of rye chromosomes. An increase in polymorphism for the presence and value of heterochromatin blocks in chromosomes of rye genome was shown in the F1BC1 hybrids ((Verasen × L374) × L145 × L145) and unstable genotypes of the F6BC1 chromosome substitution lines (line 118 (Novosibirskaya × L246) × Reso × Reso, line 104 (Verasen × L374) × Garmoniya × Garmoniya) that was related to activation of mobile genetic elements present in cereals. Heterochromatin markers of all seven chromosomes in rye genome were revealed. The polymorphism system of heterochromatin blocks may serve as a marker for specificity of the linear chromosome structure during reconstruction of synthetic cereal genomes, and as a test for cytological and morphogenetic stability of hybrid polygenomes in a series of generations

Creation and study of emmer (<i>Triticum dicoccum</i>) × triticale hybrids

Triticale (× Triticosecale Wittmack) is of great interest as an insurance crop that can ensure the stability of the gross harvest of feed and food grains at a lower cost. In Western Siberia, only winter triticale varieties are cultivated, however, spring triticales are important for cultivation in regions not suitable for winter crops. To create spring varie ties with high yields and good grain quality, it is necessary to study and enrich the gene pool, identify donors of economically valuable traits. One of the possible ways to solve this problem can be through the production of secondary hexaploid triticales with the involvement of the tetraploid wild-growing species of emmer wheat Triticum dicoccum (Schrank) Schuebl. The aim of this work was to create and study hybrids of emmer T. dicoccum (Schrank) Schuebl. with hexaploid triticale using genomic in situ hybridization for staining of meiotic chromosomes and analysis of plant productivity elements in F4–F8. DT4, DT5, DT6 plants and the prebreeding F6 forms obtained from them – DT 4/168, DT 5/176 and DT 6/186 – were selected according to the characteristics of the productivity and the nature of the grain in the F4 hybrid population. The offspring of hybrids DT4 and DT5 and prebreeding forms DT 4/168 and DT 5/176 had an increased grain nature (over 750 g/l), but low productivity. The hybrid DT6 and the breeding form DT 6/186 obtained from it had high grain productivity (785 ± 41 and 822 ± 74 g/m2, respectively), but, like the paternal form of triticale UK 30/33, had a reduced nature of the grain. In F8 DT 6/186 plants, 7 homologous pairs of rye chromosomes and from 27 to 30 wheat chromosomes were found in meiosis, which indicates the presence of a complete rye genome and two wheat ААВВ genomes. Rye chromosomes showed stable formation of bivalents in contrast to wheat chromosomes, which caused the presence of aneuploids in plant populations. Thus, hexaploid forms DT 4/168 and DT 5/176 with well-made smooth grain and high grain size were obtained, which can be used as a source of this trait for selection of food-grade triticale. DT 6/186 is a promising form for further breeding in order to obtain high-yielding forms of triticale

Alloplasmic recombinant lines (H. vulgare)-T. aestivum with 1RS.1BL translocation: initial genotypes for production of common wheat varieties

Alloplasmic lines are formed when the cytoplasm of one species is replaced by the cytoplasm of another as a result of repeated recurrent crosses of wide hybrids with the paternal genotype. Since the cytoplasm replacement results in new intergenomic interactions between a nucleus and cytoplasm leading to variability of plant characteristics, alloplasmic lines with restored fertility can be an additional source of biodiversity of cultivated plants. Earlier, recombinant alloplasmic lines (H. vulgare)-T. aestivum designated as L-17(1)–L-17(37) were formed from a plant with partially restored fertility of the BC3 generation of barley-wheat hybrid H. vulgare (cv. Nepolegayushchii) × T. aestivum (cv. Saratovskaya 29). This male-sterile hybrid was consistently backcrossed with wheat varieties Mironovskaya 808 (twice) and Saratovskaya 29, and Mironovskaya 808 had a positive impact on the restoration of fertility. This paper presents the results of investigation into a group of recombinant alloplasmic lines (L-17F4), as well as into doubled haploids (DH) lines – alloplasmic DH-17-lines obtained from anther culture of alloplasmic lines (L-17F2). The most productive of these lines were used as initial breeding genotypes. Hybrid form Lutescens 311/00-22 developed from the crossing of the alloplasmic DH(1)-17 line (as maternal genotype) with euplasmic line Com37 (CIMMYT), the source of the 1RS.1BL wheat-rye translocation, proved to be successful for breeding. The presence of the 1RS.1BL translocation in the genome of the Lutescens 311/00-22 form and the L-311(1)–L-311(6) alloplasmic lines isolated from it did not lead to a decrease of fertility or sterility in the plants. This indicates that the chromosome of the 1BS wheat does not carry the gene(s) that determine the restoration of fertility in the studied (H. vulgare)-T. aestivum alloplasmic lines. Alloplasmic lines L-311(1)–L-311(6) showed their advantage in comparison with the standard varieties for resistance to leaf and stem rust, yield, and grain quality. The breeding tests performed at Omsk Agricultural Scientific Center, Agrocomplex “Kurgansemena”, Federal State Unitary Enterprise “Ishimskoe” (Tyumen Region), using alloplasmic lines L-311(5), L-311(4) and L-311(6) resulted in varieties of spring common wheat Sigma, Uralosibirskaya 2 and Ishimskaya 11, respectively