МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗЕРНА ДИКИХ СОРОДИЧЕЙ И ИНТРОГРЕССИВНЫХ ФОРМ В СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ

Изучен минеральный состав зерна интрогрессивных форм мягкой пшеницы в сравнении с дикими сородичами и сортами. Высокий уровень содержания макро- и микроэлементов (N, P, K, Mg, S, Ca, Mn, Fe, Zn, Cd, Cu) выявлен у диких видов Aegilops ovata и Ae. triuncialis, общий повышенный фон – у сородичей относительно современных сортов Triticum aestivum (стандарты). По содержанию макро- и микроэлементов интрогрессивные формы пшеницы занимали промежуточное положение между дикими сородичами и современными сортами. Выявлены переходные формы (Жетысу× T. militinae; Жетысу×T. kiharae; Безостая 1×Ae. cylindrica) с уровнем минерального состава, характерным для диких форм. Все изученные генотипы дифференцированы на три кластера. Первый состоит преимущественно из интрогрессивных форм, Ae. triaristata и сорта Комсомольская 1, в происхождении которого участвовали дикие формы. Второй кластер включает в основном сорта (родительские формы), T. timopheevii и интрогрессивную форму Стекловидная 24×T. militinae. В третий кластер входят виды T. militinae, T. kiharae, Ae. cylindrica и интрогрессивные формы с их участием: Жетысу×T. militinae и Безостая 1×Ae. cylindrica. Такое деление позволяет классифицировать генотипы по уровню метаболизма: дикие сородичи (третий кластер), сорта (второй кластер) и промежуточный – интрогрессивные формы (первый кластер). В целом включение культурных форм (беккроссирование с районированными сортами) в скрещивания с интрогрессивными формами, как правило, сопровождается снижением общего метаболического уровня, но специфично относительно сортов и диких видов, характеризующихся полиморфизмом. Выявлены источники высокого содержания макро- и микроэлементов – дикие сородичи и интрогрессивные формы, часть из которых использовалась в качестве доноров при скрещивании с сортами. По результатам топкроссных скрещиваний со стандартами – коммерческими и наиболее распространенными сортами Стекловидная 24, Алмалы, Жетысу – для двух константных линий (Безостая 1×Ae. cylindrica)×T. kiharae и Жетысу×T. kiharae выявлена передача содержания K, P, Mg, S, Fe, Mn, Zn и P, Mg, N потомству этих генотипов в F₂–F₃ поколениях.

1. Abugalieva A.I., Savin T.V., Kozhahmetov K.K., Cakmak I. Variation in iron concentrations among wild wheat relatives and their hybrids with commercial winter varieties. XVII Int. Plant Nutrition Colloquium & Boron Satellite Meeting. Turkey, 2013;1028-1029.

2. Cakmak I., Tolay I., Ozdemir A., Ozkan H., Kling C.I. Differences in zinc efficiency among and within diploid, tetraploid and hexaploid wheats. Ann. Bot. 1999;84:163-171.

3. Cakmak I., Torun A., Millet E., Feldman M., Fahima T., Korol A., Nevo E., Braun H.J., Özkan H. Triticum dicoccoides: An important genetic resource for increasing zinc and iron concentration in modern cultivated wheat. Soil. Sci. Plant Nutr. 2004;50(7):1047-1054.

4. Darkanbaev T.B., Zharkov V.P. Mineral’nyy sostav pshenits Kazakhstana [Mineral composition of Kazakhstan wheats]. Alma-Ata, 1976;244. (in Russian)

5. Erzhebaeva R.S. Nurpeisov I.A. Inheritance of characters in P1 and P2 hybrids obtained by crossing wheat to remote constant forms. Vestnik Kazakhskogo Natsionalnogo Universiteta im. Al’-Farabi. Seriya biologicheskaya = Herald of Al Farabi Kazakh National University, biol. ser. 2009;41(2):72-75. (in Russian)

6. Gomez-Becerra H.F., Yazici A., Ozturk L., Budak H., Peleg Z., Morgounov A., Fahima T., Saranga Y., Cakmak I. Genetic variation and environmental stability of grain mineral nutrient concentrations in Triticum dicoccoides under five environments. Euphytica. 2010; 171(1):39-52. DOI 10.1007/s10681-009-9987-3.

7. Graham R.D., Welch R.M., Bouis H.E. Addressing micronutrient malnutrition through enhancing the nutritional quality of staple foods: principles, perspectives and knowledge gaps. Adv. Agron. 2001;70: 77-142.

8. Huang M.L., Deng X.P., Zhou S.L., Zhao Y.Z., Shinobu I. Nutrient uptake and use efficiency of diploid, teraploid, and hexaploid wheats under different water and nutrition conditions. Acta Agron. Sin. 2007;33(5):708-716.

9. Lopez H.W., Krespine V., Lemaire A., Coundray C., Feillet-Coudray C., Messager A., Demigné C., Rémésy C. Wheat variety has a major influence on mineral bioavalability; Studies in rats. J. Cereal Sci. 2003;37:257-266.

10. Mousavi S.R. Zinc in crop production and interaction with phosphorus. Aust. J. Basic Appl. Sci. 2011;5(9):1503-1509.

11. Nevo E. Genome evolution of wild cereal diversity and prospects for crop improvement. Plant Genet. Resour. 2006;4(1):36-46.

12. Rajani S., Kumari N., Nidhi R., Vijay T.V., Singh H.D., Partha R. Bioavailability of iron from wheat Aegilops derivatives selected for high grain iron and protein contents. J. Agric. Food Chem. 2011;59(13): 7465-7473.

13. Randall P.J., Wrigley C.W. Effects of sulfur supply on the yield, composition, and quality of grain from cereals, oilseeds, and legumes. In: Pomeranz Y. (Ed.). Advances in Cereal Science and Technology. St. Paul, Min.: Am. Assoc. of Cereal Chemists, 1986;8:171-206.

14. Razmakhnin E.P., Razmakhnina T.M., Kozlov V.E., Goncharov N.P., Veprev S.G. Methods of application of biotechnology and remote hybridization for improving wheat. Doklady i soobshcheniya XI Mezhdunarodnoy genetiko-selektsionnoy shkoly-seminara “Sovremennoe sostoyanie i prioritetnye napravleniya razvitiya genetiki, epigenetiki, selektsii i semenovodstva sel’skokhozyaystvennykh kul’tur” [Proceedings of the 11th International Workshop “Current state and topical development trends in genetics, epigenetics, breeding, and seed farming of agricultural crops”]. Novosibirsk, 2012;213-220. (in Russian)

15. Savin V.N., Abugaliev I.A., Abugalieva A.I. Analytical research in plant farming. Doklady Rossiyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 1998;2:13-15. (in Russian)

16. Savin V.N., Abugalieva A.I., Kozhakhmetov K.K. Study of the contents of Fe and Zn in wild wheat relatives in comparison to cultivated forms and their hybrids. Materialy Mezhdunarodnoy konferentsii «Rol’ Vavilovskoy kollektsii geneticheskikh resursov rasteniy v menyayushchemsya mire» [Proceedings of the International Conference “Role of the Vavilov collection of plant genetic resources in the fast-paced world”]. Sankt-Petersburg: VIR Publ., 2009;220-224.

17. Tiwari V.K., Rawat N., Neelam K., Kumar S., Randhawa G.S., Dhaliwal H.S. Substitutions of 2S and 7U chromosomes of Aegilops kotschyi in wheat enhance grain iron and zinc concentration. Theor. Appl. Genet. 2010;121(2):259-269.

18. Welch R.M., William A., Ortiz-Monasterio I., Cheng Z. Potential for improving bioavailable zinc in wheat grain (Triticum species) through plant breeding. J. Agric. Food Chem. 2005;53:2176-2180.

19. Wooding A.R., Kavale S., Wilson A.J., Stoddard F.L. Effects of nitrogen and sulfur fertilization on commercial-scale wheat quality and mixing requirements. Cereal Chem. 2000;77(6):791-797.

20. Zhao F.J., Salmont S.E., Withers P.J.A., Monaghan J.M., Evans E.J., Shewry P.R., McGrath S.P. Variation in the breadmaking quality andт rheological properties of wheat in relation to sulphur nutrition under field conditions. J. Cereal Sci. 1999;30:19-31.