Особенности наследования высоты у линий твердой пшеницы (Triticum durum Desf.) с генами гибридной карликовости D₂ и D₃

Актуальность. Твердая пшеница (BBA^uA^u, 2n=28) является носителем D₂ и D₃ генов гибридной карликовости. Изучение природы D генов и исследование их влияния на адаптивные и селекционно ценные признаки гибридных растений с генами гибридной карликовости имеет теоретический и практический интерес. Ранее было установлено, что доминантные аллели генов D₂ и D₃ в значительной степени снижают высоту гибридных растений твердой пшеницы, положительно влияют на выполненность и стекловидность зерна. Цель данного исследования – изучение наследования высоты у гибридов, полученных от скрещивания полукарликового сорта озимой твердой пшеницы с линиями, несущими гены гибридной карликовости. Материал и методы. Материалом исследования были четыре линии твердой пшеницы – L-961, L-962, L-963 и L-964 с генами гибридной карликовости D₂ и D₃, сорт полукарликовой озимой твердой пшеницы ‘Крупинка’ (к-64725) с геном rht1, и гибриды данных линий с этим сортом. Растения сорта ‘Крупинка’ использовали в качестве материнской формы при создании гибридов. Опыление принудительное – материнское растение опыляют пыльцой одного отцовского растения. Показатель степени доминирования признака у гибридов первого поколения определяли по Г.М. Бейлу и Р.Е. Аткинсу. Статистику проводили с использованием критерия Пирсона -x². Результаты и обсуждение. Изучение расщепления по высоте растений у гибридов, полученных от скрещивания высокорослого сорта твердой пшеницы ‘Крупинка’ с тремя линиями твердой пшеницы с генами гибридной карликовости D₂ и D₃ показало, что в F₁ средняя высота гибридов ‘Крупинка’ × L-962 и ‘Крупинка’ × L-963 была на 30 см ниже по сравнению с высокорослым родителем, степень доминирования равнялась 0,9 и 1,9 соответственно. У гибридов с линиями L-961 и L-964 доминирование низкорослости отсутствовало. Изменчивость высоты гибридов F₂ была непрерывной и не позволяла объединять их в какие-либо фенотипические классы. Семьи F₃ гибрида ‘Крупинка’ × L-962 и ‘Крупинка’ × L-963 расщепились по высоте на три фенотипических класса. Фактические соотношения классов фенотипов не противоречило теоретическому расщеплению – 10:3:3. Полученные численные соотношения семей F₃, в общем, сходны с таковыми данными литературы. Отличительной особенностью является отсутствие рецессивных аллелей у D генов. Предполагается, что последние являются регуляторами депрессии генов фитогормонов и не имеют рецессивных аллелей. Наблюдаемые фенотипические классы правильнее обозначать как D₂D₂ⁱ и D₃D₃ⁱ, где D₂ⁱ и D₃ⁱ обозначают гомологи хромосом с иным числом мультигенов. Заключение. Изучение наследования высоты у полученных гибридов свидетельствовало о наличии доминантных генов D₂ и D₃ у линий L-962 и L-963 и полудоминантного гена D₃ у линии L-961. Отличительной особенностью наследования высоты у линий твердой пшеницы с генами гибридной карликовости D₂ и D₃ является отсутствие рецессивных аллелей у D генов, т.е. отсутствие доминирования низкорослости.

1. Ахмедов М.А. К вопросу о природе гибридной карликовости. Генетика. 2010;46(8):1139-1142.

2. Бабаджанян Г.А., Саркисян Н.С., Казарян М.Х. К вопросу о генетике гибридной карликовости. Труды Армянского НИИ земледелия. Серия: Пшеница. 1975;2:47-51.

3. Бакназарян Л.Г., Бабаджанян Г.А. Летальные гены у низкостебельных сортов T. durum. Гены некроза, хлороза и гибридной карликовости. Труды Армянского НИИ земледелия. Серия: Пшеница. 1976;3:3-14.

4. Beil G.M., Atkins R.E. Inheritance of quantitative characters in grain sorghum. Iowa J. Sci. 1965;39: 345-348.

5. Fick G.N., Qualset C.O. Inheritance and distribution of grassdwarfing genes in shortstatured wheats. Crop Science. 1973;13:31-33.

6. Hermsen J.G.Th. The localization of two genes for dwarfing in the variety Timstein by means of substitution lines. Euphytica. 1963;12:126-129.

7. Hermsen J.G.Th. Hybrid Dwarfness in Wheat. Euphytica. 1967;16:134-162.

8. Hurd E.A. McGinnis R.C. Notes on the location of genes for dwarfing in Redman wheat. Canadian Journal of Plant Science. 1958;38:506.

9. Кендэл М.Д. Стьюарт А. Статистические выводы и связи / пер. с англ. Л.И. Гальчука, А.Т. Терехина; под ред. А.Н. Колмогорова. Москва: Наука; 1973.

10. McIntosh R.A., Baker E.P. Telocentric mapping of a second gene for grass-clump dwarfism. Wheat Information Service. 1969;29:6-7.

11. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. Proceedings of the 12th International Wheat Genetics Symposium. September 8-13, 2013. Yokohama, Japan. https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/download.jsp [accessed April 04, 2023]

12. McMillan J.R.A. Investigations on the occurrence and inheritance of the grass clump character in crosses between varieties of Triticum vulgare (Vill.). Bulletin of the Commonwealth Scientific Industry and Research Organization. 1937;104:68.

13. McVetty P.B.E., Canvin D.T., Hood C.H. Temperature Requirement for Growth of Grass-clump Dwarf Wheats and the Inheritance of the Trait. Crop Science. 1976;16(7):643-647.

14. Moore K. The genetical control of the grass-dwarf phenotype in Triticum aestivum L. Euphytica. 1969;18:190-203.

15. Прилюк Л.В. Изучение F1 и F2 гибридов пшеницы с генами гибридной карликовости. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1980;67(3):24-29.

16. Pugsley A.T. Additional genes inhibiting winter habit in wheat. Euphytica. 1972;21:547-552.

17. Таланова В.В., Титов А.Ф., Топчиева Л.В., Репкина Н.С. Особенности экспрессии АБК-зависимых и АБК-независимых генов при холодовой адаптации растений пшеницы. Физиология растений. 2011;58(6):859-865.

18. Веселов Д.С., Кудоярова Г.Р., Кудрякова Н.В., Кузнецов В.В. Роль цитокининов в стрессустойчивости растений. Физиология растений. 2017;64(1):19-32. DOI: 10.7868/S001533031701016X

19. Worland A.J., Law C.N. The genetics of hybrid dwarfing in wheat. Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. 1980;85:28-39.

20. Zeven A.C. Geographical distribution of genes causing hybrid dwarfness in hexaploid wheat of the old world. Euphytica. 1970;19:33-39.