Agrarian Bulletin of the Agrarian Bulletin of the Аграрный вестник Урала 1997-4868 2307-0005 51501 10.32417/1997-4868-2022-221-06-49-59 Биология Biology Биология Genetic drought resistance of modern oat varieties as a response to global climate change Генетическая засухоустойчивость современных сортов овса посевного как ответ глобальному изменению климата Любимова Анна Валерьевна Lyubimova Anna Valer'evna Мамаева Виктория Сергеевна Mamaeva Viktoriya Sergeevna Менщикова Анастасия Александровна Menschikova Anastasiya Aleksandrovna 30 06 2022 30 06 2022 221 06 49 59 30 06 2022 https://usau.editorum.ru/en/nauka/article/51501/view

Аннотация: Цель – оценить засухоустойчивость современных сортов овса посевного на начальном этапе онтогенеза лабораторным методом. Методы. Изучены следующие сорта овса: Фома, Отрада, Талисман, Маршал, Экспресс, Ассоль, Тигровый и Петрович. Относительную засухоустойчивость определяли методом имитирования засухи путем повышения осмотического давления разными концентрациями сахарозы: 1,4; 4,4; 7,4; 10,5 и 16,6 %. Это соответствовало осмотическому давлению 3, 6, 9, 12 и 18 атм. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Реакцию сортов на засуху определяли по всхожести семян и депрессии ростовых процессов. Результаты. Установлено, что сорта Талисман и Петрович характеризуются очень низкой устойчивостью к засухе – при осмотическом давлении в 3 атмосферы их всхожесть составила 29 и 52% соответственно. При дальнейшем повышении давления, отмечались только единичные прорастания с очень высокой степенью депрессии (более 80 %). Сорт овса Экспресс характеризовался максимальной устойчивостью к засухе. Его семена прорастали при повышении осмотического давления до 12 атм (концентрация сахарозы достигала 10,5 %). В незначительной степени ему уступал сорт Фома, который прорастал хуже, чем Экспресс, но имел среднюю степень депрессии ростовых процессов при осмотическом давлении от 3 до 12 атм. Остальные изучаемые сорта овса были среднезасухоустойчивыми как по всхожести, так и по депрессии. Научная новизна. Проведенный дисперсионный анализ показал, что относительная засухоустойчивость на 72 % зависит от концентрации сахарозы, что указывает на неэффективность оценки с использованием раствора одной концентрации. Доля влияния сорта на генетически обусловленную засухоустойчивость составляет 10,3 %. Это подтверждает гипотезу, что устойчивость к засухе определяется не только генетической наследственностью. В качестве родительских форм при селекции на засухоустойчивость рекомендуется использование сортов Фома и Экспресс.

Abstract. Purpose. To assess the drought resistance of modern varieties of oats at the initial stage of ontogenesis by laboratory method. Methods. The following varieties of oats have been studied: Foma, Otrada, Talisman, Marshal, Ekspress, Assol’, Tigrovy and Petrovich. Relative drought resistance was determined by simulating drought by increasing the osmotic pressure with different concentrations of sucrose: 1.4; 4.4; 7.4; 10.5 and 16.6 %. This corresponded to osmotic pressures of 3, 6, 9, 12, and 18 atm. Distilled water was used as a control. The response of varieties to drought was determined by seed germination and depression of growth processes. Results. It was found that the varieties Talisman and Petrovich are characterized by very low resistance to drought – at an osmotic pressure of 3 atm, their germination was 29 and 52%, respectively. With a further increase in pressure, only single germinations with a very high degree of depression (more than 80%) were noted. Oat variety Ekspress was characterized by maximum resistance to drought. Its seeds germinated when the osmotic pressure increased to 12 atm (sucrose concentration reached 10.5 %). To a small extent, the Foma variety was inferior to it, which germinated worse than Ekspress, but had an average degree of depression of growth processes at an osmotic pressure of 3 to 12 atm. The rest of the studied oat varieties were moderately drought-resistant both in terms of germination and depression. Scientific novelty. The conducted analysis of variance showed that the relative drought resistance by 72 % depends on the concentration of sucrose, which indicates the inefficiency of the assessment by one concentration. The share of influence of a variety on genetically determined drought resistance is 10.3 %. This confirms the hypothesis that drought resistance is determined not only by genetic inheritance. It is recommended to use varieties Foma and Ekspress as parental forms in breeding for drought resistance.

 гены засухоустойчивости маркер-ориентированная селекция осмотическое давление депрессия ростовых процессов селекция овса Фома Экспресс Ассоль раствор сахарозы лабораторная всхожесть drought resistance genes marker-oriented selection osmotic pressure depression of growth processes oat breeding Foma Ekspress Assol’ sucrose solution laboratory germination

Иваненко А. С., Кулясова О. А. Агроклиматические условия Тюменской области. Тюмень: Изд-во ТГСХА, 2008. 206 с. Ivanenko A. S., Kulyasova O. A. Agroklimaticheskie usloviya Tyumenskoy oblasti. Tyumen': Izd-vo TGSHA, 2008. 206 s. Любимова А. В., Иваненко А.С. Овес в Тюменской области. Тюмень: НИИСХ СЗ - филиал ТюмНЦ СО РАН, 2021. 172 с. Lyubimova A. V., Ivanenko A.S. Oves v Tyumenskoy oblasti. Tyumen': NIISH SZ - filial TyumNC SO RAN, 2021. 172 s. Кадралиев Д. С., Щебарскова З. С., Кипаева Е. Г., Исаев К. В. Оценка коллекционных образцов ярового овса в условиях орошения аридной зоны // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. № 11. С. 184-189. DOI: 10.5281/zenodo.1488143. Kadraliev D. S., Schebarskova Z. S., Kipaeva E. G., Isaev K. V. Ocenka kollekcionnyh obrazcov yarovogo ovsa v usloviyah orosheniya aridnoy zony // Byulleten' nauki i praktiki. 2018. T. 4. № 11. S. 184-189. DOI: 10.5281/zenodo.1488143. Еремин Д. И., Моисеева М. Н. Проблемы выращивания овса на высоком агрофоне на полях Западной Сибири // Эпоха науки. 2021. № 25. С. 30-34. DOI: 10.24412/2409-3203-2021-25-30-34. Eremin D. I., Moiseeva M. N. Problemy vyraschivaniya ovsa na vysokom agrofone na polyah Zapadnoy Sibiri // Epoha nauki. 2021. № 25. S. 30-34. DOI: 10.24412/2409-3203-2021-25-30-34. Zartash F., Mukhtar A., Mubshar H. et al. The fingerprints of climate warming on cereal crops phenology and adaptation options [e-resource] // Scientific Reports. 2020. No. 10. Article number 18013. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-74740-3 (date of reference: 20.04.2022). DOI: 10.1038/s41598-020-74740-3 Zartash F., Mukhtar A., Mubshar H. et al. The fingerprints of climate warming on cereal crops phenology and adaptation options [e-resource] // Scientific Reports. 2020. No. 10. Article number 18013. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-74740-3 (date of reference: 20.04.2022). DOI: 10.1038/s41598-020-74740-3 Lakhneko O. R., Stepanenko A. I., Morgun B. V., Kuzminskiy Ye. V. Polymorphism of SOME transcription factor genes related to drought tolerance in wheat // Biotechnologia Acta. 2018. Vol. 11. No. 2. Pp. 47-56. DOI: 10.15407/biotech11.02.047. Lakhneko O. R., Stepanenko A. I., Morgun B. V., Kuzminskiy Ye. V. Polymorphism of SOME transcription factor genes related to drought tolerance in wheat // Biotechnologia Acta. 2018. Vol. 11. No. 2. Pp. 47-56. DOI: 10.15407/biotech11.02.047. Абугалиева А. И., Лоскутов И. Г., Савин Т. В., Чудинов В. А. Изучение голозерного овса из коллекции ВИР на качественные показатели в условиях Казахстана // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021. Т. 182. № 1. С. 9-21. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-9-21. Abugalieva A. I., Loskutov I. G., Savin T. V., Chudinov V. A. Izuchenie golozernogo ovsa iz kollekcii VIR na kachestvennye pokazateli v usloviyah Kazahstana // Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selekcii. 2021. T. 182. № 1. S. 9-21. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-1-9-21. Eremin D. I., Moiseeva M. N., Lyubimova A. V. The impact of mineral fertilizers on the consumption of mineral elements and the Siberian-bred oat grain [e-resource] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2022. No. 949. Article number 012066. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/949/1/012066 (date of reference: 20.04.2022). DOI: 10.1088/1755-1315/949/1/012066. Eremin D. I., Moiseeva M. N., Lyubimova A. V. The impact of mineral fertilizers on the consumption of mineral elements and the Siberian-bred oat grain [e-resource] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2022. No. 949. Article number 012066. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/949/1/012066 (date of reference: 20.04.2022). DOI: 10.1088/1755-1315/949/1/012066. Loskutov I. G., Gnutikov A. A., Blinova E. V., Rodionov A. V. The Origin and Resource Potential of Wild and Cultivated Species of the Genus of Oats (Avena L.) // Russian Journal of Genetics. 2021. Vol. 57. No. 6. Pp. 642-661. DOI: 10.1134/S1022795421060065. Loskutov I. G., Gnutikov A. A., Blinova E. V., Rodionov A. V. The Origin and Resource Potential of Wild and Cultivated Species of the Genus of Oats (Avena L.) // Russian Journal of Genetics. 2021. Vol. 57. No. 6. Pp. 642-661. DOI: 10.1134/S1022795421060065. Пакуль В. Н. Козыренко М. А., Андросов Д. Е. Оценка засухоустойчивости сортов ярового овса в условиях лесостепи Западной Сибири // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 9-3 (51). С. 129-132. DOI: 10.18454/IRJ.2016.51.093. Pakul' V. N. Kozyrenko M. A., Androsov D. E. Ocenka zasuhoustoychivosti sortov yarovogo ovsa v usloviyah lesostepi Zapadnoy Sibiri // Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal. 2016. № 9-3 (51). S. 129-132. DOI: 10.18454/IRJ.2016.51.093. Gong W., Ju Z., Chai J., Zhou X., Lin D., Su W., Zhao G.. Physiological and Transcription Analyses Reveal the Regulatory Mechanism in Oat (Avena sativa) Seedlings with Different Drought Resistance under PEG-Induced Drought Stress [e-resource] // Agronomy. 2022. No. 12 (5). Article number 1005. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/12/5/1005 (date of reference: 21.04.2022). DOI: 10.3390/agronomy12051005. Gong W., Ju Z., Chai J., Zhou X., Lin D., Su W., Zhao G.. Physiological and Transcription Analyses Reveal the Regulatory Mechanism in Oat (Avena sativa) Seedlings with Different Drought Resistance under PEG-Induced Drought Stress [e-resource] // Agronomy. 2022. No. 12 (5). Article number 1005. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/12/5/1005 (date of reference: 21.04.2022). DOI: 10.3390/agronomy12051005. Парфенова Е. С., Шамова М. Г., Набатова Н. А., Псарева Е. А. Оценка относительной засухоустойчивости сортов озимой ржи способом проращивания на растворе сахарозы // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 11-2. С. 347-351. Parfenova E. S., Shamova M. G., Nabatova N. A., Psareva E. A. Ocenka otnositel'noy zasuhoustoychivosti sortov ozimoy rzhi sposobom proraschivaniya na rastvore saharozy // Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovaniy. 2018. № 11-2. S. 347-351. Будько А. С., Войтова В. Н. Оценка селекционных образцов озимой пшеницы на засухоустойчивость // Земледелие и селекция в Беларуси. 2021. № 57. С. 288-295. Bud'ko A. S., Voytova V. N. Ocenka selekcionnyh obrazcov ozimoy pshenicy na zasuhoustoychivost' // Zemledelie i selekciya v Belarusi. 2021. № 57. S. 288-295. Кожушко Н. Н. Оценка засухоустойчивости полевых культур. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: методическое руководство. Ленинград: ВИР, 1988. Kozhushko N. N. Ocenka zasuhoustoychivosti polevyh kul'tur. Diagnostika ustoychivosti rasteniy k stressovym vozdeystviyam: metodicheskoe rukovodstvo. Leningrad: VIR, 1988. Fomina M. N., Tobolova G. V., Lyubimova A. V. New Generation Varieties of Spring Oats Selected for Areas with the Climate as in Ural, Siberia and the Far East of Russia // International scientific and practical conference “AgroSMART - Smart solutions for agriculture” (AgroSMART 2018). Series: Advances in Engineering Research. Tyumen, 2018. Pp. 201-205. DOI: 10.2991/agrosmart-18.2018.39. Fomina M. N., Tobolova G. V., Lyubimova A. V. New Generation Varieties of Spring Oats Selected for Areas with the Climate as in Ural, Siberia and the Far East of Russia // International scientific and practical conference “AgroSMART - Smart solutions for agriculture” (AgroSMART 2018). Series: Advances in Engineering Research. Tyumen, 2018. Pp. 201-205. DOI: 10.2991/agrosmart-18.2018.39. Фомина М. Н. Создание сортов зернофуражных культур адаптированных к условиям Зауралья и Сибири // Оптимизация селекционного процесса - фактор стабилизации и роста продукции растениеводства Сибири ОСП - 2019: материалы международной научной конференции, проведенной в рамках 46-го заседания Объединенного научного и проблемного совета по растениеводству, селекции, биотехнологии и семеноводству ОУС СО РАН по сельскохозяйственным наукам и, посвящённой 90-летию академика РАН Гончарова П. Л., Красноярск, 2019. С. 134-139. Fomina M. N. Sozdanie sortov zernofurazhnyh kul'tur adaptirovannyh k usloviyam Zaural'ya i Sibiri // Optimizaciya selekcionnogo processa - faktor stabilizacii i rosta produkcii rastenievodstva Sibiri OSP - 2019: materialy mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii, provedennoy v ramkah 46-go zasedaniya Ob'edinennogo nauchnogo i problemnogo soveta po rastenievodstvu, selekcii, biotehnologii i semenovodstvu OUS SO RAN po sel'skohozyaystvennym naukam i, posvyaschennoy 90-letiyu akademika RAN Goncharova P. L., Krasnoyarsk, 2019. S. 134-139. Асеева Т. А., Трифунтова И. Б., Зенкина К. В. Сравнительная оценка продуктивности зерновых культур в гидротермических условиях среднего Приамурья // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018. № 72. С. 42-46. DOI 10.21515/1999-1703-72-42-46. Aseeva T. A., Trifuntova I. B., Zenkina K. V. Sravnitel'naya ocenka produktivnosti zernovyh kul'tur v gidrotermicheskih usloviyah srednego Priamur'ya // Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. № 72. S. 42-46. DOI 10.21515/1999-1703-72-42-46. Трифунтова И. Б., Зенкина К. В., Асеева Т. А. Основные результаты и задачи селекции ярового овса на Дальнем Востоке // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 6. С. 43-47. DOI 10.24411/0235-2451-2020-10608. Trifuntova I. B., Zenkina K. V., Aseeva T. A. Osnovnye rezul'taty i zadachi selekcii yarovogo ovsa na Dal'nem Vostoke // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2020. T. 34. № 6. S. 43-47. DOI 10.24411/0235-2451-2020-10608.