Комбинационная способность ЦМС-линий зернового сорго на основе А1, А2, А3, А4, 9Е и М-35-1А типов цитоплазматической мужской стерильности

Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) широко применяется в гетерозисной селекции сельскохозяйственных культур, в том числе сорго. В селекционной работе РосНИИСК «Россорго» используется скороспелый и адаптированный к условиям возделывания в Нижнем Поволжье исходный материал – коллекция ЦМС-линий на основе разных типов стерильных цитоплазм (А1, А2, А3, А4, 9Е и М-35-1А) и сортов зернового сорго. Для создания высокогетерозисных гибридов необходимо выявить родительские формы с высокой комбинационной способностью. Гибриды получены на основе восьми ЦМС-линий: А1 О-Янг 1, А2 КВВ 114, А2 Восторг, А2 Тамара, А3 Фетерита 14, А4 КП 70, М-35-1А Пищевое 614, 9Е Пищевое 614. В качестве опылителей (тестеров) в скрещивания включены семь сортов: Меркурий, Огонек, Аванс, Топаз, Волжское 615, Пищевое 35, Волжское 4. Испытания проведены на опытном поле РосНИИСК «Россорго» в 2015–2016 гг. Метеорологические условия в период проведения исследований различались по количеству осадков и сумме активных температур. Комбинационную способность (КС) исходного материала определяли по методу топкросса. Установлено, что у сорго проявление признаков (высота растений, параметры соцветий, масса зерна с одной метелки и 1000 зерен, урожайность) контролируют гены с аддитивным эффектом. Для дальнейшей селекции на гетерозис выделены ЦМС-линии (А1 О-Янг 1, А3 Фетерита 14 и А4 КП 70), у которых высокие эффекты общей комбинационной способности по основным селекционным признакам отличаются стабильностью по годам. Высокой КС также характеризуются сорта Волжское 4 (по высоте растений, массе зерна с одной метелки и урожайности), Аванс и Топаз (по массе 1000 зерен и урожайности). Для конкурсного сортоиспытания выявлены перспективные гибриды F1 сорго с высокими эффектами специфической комбинационной способности по урожайности и массе 1000 зерен. Предложены гибриды для создания синтетических сортов-популяций.

1. Alabushev A.V., Anipenko L.N., Gurskiy N.G., Kolomiets N.Ya., Kostylev P.I., Mangush P.A., Alabusheva O.I. Sorgo (selektsiya, semenovodstvo, tekhnologiya, ekonomika) [Sorghum: breeding, seed production, technology, and economy]. Rostov-on-Don: Kniga Publ., 2003. (in Russian)

2. Aruna C., Shrotria P.K., Pahujia S.K., Umakanth A.V., Venkatesh Bhat B., Vishala Devender A., Patil J.V. Fodder yield and quality in forage sorghum: scope for improvement through diverse male sterile cytoplasms. Crop Pasture Sci. 2013;36(12):1114-1123.

3. Beseda N.A., Kostylev P.I., Gorpinichenko S.I. The combining ability of grain sorghum in the system of diallel crossings. Zernovoe khozjaistvo Rossii = Grain Economy of Russia. 2009;1:14-16. (in Russian)

4. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov isledovaniy) [Methods of Field Experiments (with Fundamentals of Statistical Processing of Study Results)]. Moscow: Al’yans Publ., 2011. (in Russian)

5. Elkonin L.A., Kozhemyakin V.V., Ishin A.G. Nuclear-cytoplasmic interactions in fertility restoration in sorghum: alternative CMS-inducing cytoplasms. Int. Sorghum Millet Newslett. 1995;36:75-76.

6. Elkonin L.A., Kozhemyakin V.V., Ishin A.G. Comparative analysis of restoration of male-sterile (CMS)-inducing cytoplasms A3 and M35-1. Int. Sorghum Millet Newslett. 1997;38:29-30.

7. Elkonin L.A., Kozhemyakin V.V., Ishin A.G. Use of new types of CMS-inducing cytoplasm for the creation of early ripening sorghum lines with male sterility. Doklady Rossiyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 1997;2:7-9. (in Russian)

8. Fasahat P., Rajabi A., Rad J.M., Derera J. Principles and utilization of combining ability in plant breeding. Biom. Biostat. Int. J. 2016;4(1): 1-24. https://doi.org/10.15406/bbij.2016.04.00085.

9. Garshin A.Y., Zhuzhukin V.I., Semin D.S. Determination of the combining ability of sweet sorghum genotypes for grain quality in test crosses. Kukuruza i sorgo = Maize and Sorghum. 2014;1:20-23. (in Russian)

10. Hundekar R., Kamatar M.Y., Brunda S.M., Pattar V. Combining ability analysis for yield and grain mold resistance in kharif sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. Int. J. Plant Sci. 2014;9(1):252-256.

11. Justin R., Were B., Mgonja M., Santosh D., Abhishek R., Emmarold M., Agustino O., Samuel G. Combining ability of some sorghum lines for dry lands and sub-humid environments of East Africa. Afr. J. Agric. Res. 2015;10(19):2048-2060. https://doi.org/10.5897/AJAR2014.8519.

12. Kenga R., Tenkouano A., Gupta S.C., Alabi S.O. Genetic and phenotypic association between yield components in hybrid sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) population. Euphytica. 2006;150(3): 319-326.

13. Khotyleva L.V., Kilchevsky A.V., Shapturenko M.N. Theoretical aspect of heterosis. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2016;20(4):482-492. https://doi.org/10.18699/ VJ16.174. (in Russian)

14. Kibalnik O.P. The combinational ability of grain sorghum CMS lines for yield components. Kukuruza i sorgo = Maize and Sorghum. 2016;3:23-27. (in Russian)

15. Kibalnik O.P., Elkonin L.A. The combining ability of new CMS lines and varieties of grain sorghum. Kukuruza i sorgo = Maize and Sorghum. 2014;2:25-28. (in Russian)

16. Kibalnik O.P., Elkonin L.A., Bychkova V.V. The combining ability of CMS lines of sorghum for fresh yield. Zernovoe khozjaistvo Rossii = Grain Economy of Russia. 2014;6:5-8. (in Russian)

17. Kovtunov V.V., Gorpinichenko S.I. Major applications of grain sorghum. Zernovoe khozjaistvo Rossii = Grain Economy of Russia. 2011;6:28-32. (in Russian)

18. Kovtunova N.A., Kovtunov V.V. The use of sorghum and the main areas of breeding work at the Kalinenko All-Russia Research Institute for Grain Crops. Tavricheskiy vestnik agrarnoy nauki = Taurida Herald of the Agrarian Sciences. 2016;3(7):60-70. (in Russian)

19. Kumar S., Kumar V., Chand P., Kumar N., Shrotria P.K. Genetic parameters for hydrocyanic acid content in forage sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench). Int. J. Biotechnol. Bioeng. Res. 2013;4(4): 395-400.

20. Mahdy E.E., Ali M.A., Mahmoud A.M. The effect of environment on combining ability and heterosis in grain sorghum (Sorghum bicolor L. Moench). Asian J. Crop Sci. 2011;3(1):1-15. https://doi.org/10.3923/ ajcs.2011.1.15.

21. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur. Vyp. 2 [Methods of state variety testing of crops. Issue 2]. Moscow, 1989. (in Russian)

22. Mohammed M.I. Line × tester analysis across locations and year in Sudanese × exotic lines of forage sorghum. J. Plant Breed. Crop. Sci. 2009;1(9):311-319.

23. Mohammed R., Are R., Bhavanasi R., Munghate R.S., Kishor K.P.B., Sharma H.C. Quantitative genetic analysis of agronomic and morphological traits in sorghum, Sorghum bicolor. Front. Plant Sci. 2015;6:1-17. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00945.

24. More A., Kalpande H.V., Aundhekar R.L., Chavan S.K., Patil V.S., Jangampalli S.S. Heterosis and line × tester analysis of combining ability in kharif sorghum with special reference tograin mold (Sorghum bicolor (L.) Moench). Agrotechnol. 2014;2:4. DOI. 10.4172/2168-9881.S1.012.

25. Nikitin I.A., Svechnikov A.Yu., Zots A.D., Alfimova A.D., Tatraev D.A., Miriev M.O. Analysis of the application of sorghum and its derivatives in bakery and pastry production. Tehnicheskie nauki - ot teorii k praktikе [Technology sciences: from theory to practice]. No-vosibirsk: SibAK Publ., 2016;12(30):123-129. (in Russian)

26. Patil V.R., Kute N.S. Combining ability studies in grain sorghum. J. Global Biosci. 2015;4(1):1902-1909.

27. Reddy B.V.S., Ramesh S., Ortiz R. Genetic and cytoplasmic-nuclear male sterility in Sorghum. Plant Breeding Reviews. Ed. J. Janik. Hoboken, New Jersy: Willey & Sons, Inc. 2005;25:139-169.

28. Reddy B.V.S., Ramesh S., Reddy P.S., Kumar A.A. Male-starility inducing cytoplasmic on combining ability in sorghum [Sorghum bi¬color (L.) Moench]. Ind. J. Genet. 2009;69(3):199-204.

29. Reddy B.V.S., Ramesh S., Reddy P.S., Ramaiah B. Combining ability and heterosis as influenced by male-sterility inducing cytoplasms in sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. Euphytica. 2007;154(1): 153-164. https://doi.org/10.1007/s10681-006-9281-6.

30. Savchenko V.K. Metod otcenki kombinatcionnoi sposobnosti geneticheski raznokachestvennykh naborov roditelskikh form [A method for evaluating the combining ability of genetically different sets of parental forms]. Metodiki genetiko-selektcionnogo i genetiches- kogo eksperimentov [Methods of genetic-breeding and genetic experiments]. Minsk: Nauka i Tekhnika Publ., 1973;48-77. (in Russian)

31. Zhuzhukin V.I., Semin D.S., Garshin A.Y. Study of the combining ability of forage sorghum for economically valuable traits in test crosses. Kukuruza i sorgo = Maize and Sorghum. 2016;1:11-13. (in Russian)