Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Анализ генетических компонент, гетерозиса и комбинационной способности пакистанских элитных сортов пшеницы по признакам урожайности и устойчивости к желтой ржавчине

https://doi.org/10.18699/VJGB-23-72

Аннотация

Пшеница (Triticum aestivum L.) – основной пищевой и кормовой продукт на территории Пакистана. Одной из приоритетных задач является работа по улучшению сортов пшеницы, отличающихся более высокой урожайностью зерна и устойчивостью к заболеваниям. Ключевым фактором такой работы стало изучение генетического разнообразия сортового материала. С этой целью были оценены показатели урожайности у потомства, полученного от скрещивания четырех элитных сортов пшеницы с тремя тестерными линиями. На основе проведенного анализа получены данные о генетической дисперсии, общей и специфической комбинационной способности, гетерозисе и степени устойчивости к желтой ржавчине (Puccinia striiformis L.). Высокая урожайность зерна (3358 кг/га) была отмечена среди растений первого поколения от скрещивания ZRG- 79 × PAK-13. Дисперсионный анализ (ANOVA) выявил статистически достоверную генотипическую дисперсию по данному признаку. Значение показателя наследуемости (H2) фиксировалось в диапазоне от 28 до 100 %. Выявленная общая комбинационная способность (ОКС) по признаку «урожайность зерна» была статистически достоверной для всех родительских cортов, кроме FSD-08 и PS-05, в то время как специфическая комбинационная способность (СКС) по данному признаку оказалась высокодостоверной только для гибридных растений от двух скрещиваний: ZRG- 79 × NR-09 и ZRG-79 × PAK-13. Величина гетерозиса составила от –28 до 62.6 %. В комбинациях скрещивания ZRG-79 × PAK-13 была показана высокодостоверная величина гетерозиса (62.6 %). Наблюдалась высокодостоверная корреляция по признакам «длина колоса», «число колосков в колосе», «высота растения» и «масса 1000 зерен». Значение индекса устойчивости к ржавчине изменялось в диапазоне от 0 до 8.5. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы: 1) учет ОКС важен при отборе на более высокую урожайность зерна, обусловленную действием аддитивных генов; 2) отбором в дочерних поколениях обеспечится повышенная устойчивость к ржавчине; 3) комбинации скрещивания ZRG-79 × PAK 13 с высокой ОКС лучше всего подойдут для создания гибридных сортов.

Об авторах

М. Ш. Ахмед
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Пакистан

Программа по выращиванию пшеницы, Институт растениеводства, НИЦСХ; Программа по выращиванию риса, Институт растениеводства, НИЦСХ 

Исламабад



М. Камар
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Россия

Программа по выращиванию пшеницы НИЦСХ 

Исламабад



С. Вакар
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Пакистан

Программа по выращиванию пшеницы НИЦСХ 

Исламабад



А. Наим
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Пакистан

Программа по выращиванию риса НИЦСХ 

Исламабад



Р. А. Джавайд
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Россия

Программа по выращиванию пшеницы НИЦСХ 

Исламабад



С. Х. Танвир
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Россия

Программа по выращиванию пшеницы НИЦСХ 

Исламабад



И. Хусейн
Институт растениеводства, Национальный исследовательский центр сельского хозяйства
Россия

Программа по выращиванию пшеницы НИЦСХ 

Исламабад



Список литературы

1. Afzal S.N., Haque M.I., Ahmedani M.S., Munir M., Firdous S.S., Rauf A., Ahmad I., Rattu A.R., Fayyaz M. Resistance potential of wheat germplasm (Triticum aestivum L.) against stripe rust disease under rainfed climate of Pakistan. Pak. J. Bot. 2009;41(3):14631475.

2. Ahmad M.W., Ahmed M.S., Tahir H.N. Combining ability analysis for achene yield and related traits in sunflower (Helianthus annuus L.). Chil. J. Agric. Res. 2012;72(1):21­26. DOI: 10.4067/S0718­58392012000100004.

3. Ahmadi J.A., Zali A., Yazdi­Samadi B., Talaie A., Ghannadha M.R., Saeidi A. A study of combining ability and gene effect in bread wheat under drought stress condition by diallel method. Iranian J. Agric. Sci. 2003;34(1):1­8.

4. Akhtar M.A., Ahmad I., Mirza J.I., Rattu A.R., Hakro A.A., Jaffery A.H. Evaluation of candidate lines against stripe and leaf rusts under national uniform wheat and barley yield trial 2000–2001. Asian J. Plant Sci. 2002;1:450­453. DOI: 10.3923/ajps.2002.450.453.

5. Ali F.K.H., Abdulkhaleq D.A. Inheritance of some growth and yield traits in bread wheat using line × tester analysis. J. Zankoy Sulaimani. 2019;21(2):131­149. DOI: 10.17656/jzs.10763.

6. Ali Y., Khan M.A., Hussain M., Sabir W., Atiq M., Aatif H.M., Ahmad S., Ijaz M., Ahmad J.N. Virulence analysis of leaf and stripe rust populations in Pakistan through avirulence to virulence formula. Arch. Phytopathol. Plant Prot. 2020;53(17­18):844­855. DOI: 10.1080/03235408.2020.1802565.

7. Almutairi M.M. Genetic parameters estimation for some wild wheat species and their F1 hybrids grown in different regions of Saudi Arabia. Saudi J. Biol. Sci. 2022;29(1):521­525. DOI: 10.1016/j.sjbs.2021.09.015.

8. Arshad M., Chowdhry M.A. Impact of environment on the combining ability of bread wheat genotypes. Pak. J. Biol. Sci. 2002;5(12): 1316­1320. DOI: 10.3923/pjbs.2002.1316.1320.

9. Arzu K. Gene action and combining ability in line × tester population of safflower (Carthamus tinctorius L.). Turk. J. Field Crops. 2017; 22(2):197­203. DOI: 10.17557/tjfc.356216.

10. Awan S.I., Malik F.A., Siddique M. Combining ability analysis in intervarietal crosses for component traits in hexaploid wheat. J. Agric. Soc. Sci. 2005;1(4):316­317.

11. Babar M., Ullah H., Afridi K., Raza H., Ali S., Ali M., Subhan G., Khan J., Khan H. Line × tester analysis for combining ability and identification of gene action in F2 populations of bread wheat. Int. J. Agric. Biol. 2022;27(6):381­392. DOI: 10.17957/IJAB/15.1938.

12. Barbosa­Neto J., Sorrells M., Cisar G. Prediction of heterosis in wheat using coefficient of parentage and RFLP­based estimates of genetic relationship. Genome. 1996;39(6):1142­1149. DOI: 10.1139/g96­144.

13. Basnet B.R., Crossa J., Dreisigacker S., Pérez­Rodríguez P., Manes Y., Singh R.P., Rosyara U.R., Camarillo­Castillo F., Murua M. Hybrid wheat prediction using genomic, pedigree, and environmental covariables interaction models. Plant Genome. 2019;12(1):180051. DOI: 10.3835/plantgenome2018.07.0051.

14. Burton G., Devane H. Estimating heritability in tall fescue (Festuca arundinacea), from replicated clonal material. Agron. J. 1953; 45(10):478­481. DOI: 10.2134/agronj1953.00021962004500100005x.

15. Chen X., Penman L., Wan A., Cheng P. Virulence races of Puccinia striiformis f. sp. tritici in 2006 and 2007 and development of wheat stripe rust and distributions, dynamics, and evolutionary relationships of races from 2000 to 2007 in the United States. Can. J. Plant. Pathol. 2010;32(3):315­333. DOI: 10.1080/07060661.2010.499271.

16. Chowdhary M.A., Sajad M., Ashraf M.I. Analysis on combining ability of metric traits in bread wheat, Triticum aestivum. J. Agric. Res. 2007:45(1):11­17.

17. Comstock R., Robinson H. Genetic parameters, their estimation and significance. In: Proceedings of the Sixth International Grassland Congress (Pennsylvania, August 17–23, 1952). Pennsylvania: State College, 1952;248­291.

18. De Mendiburu F., Simon R. Agricole – ten years of an open source statistical tool for experiments in breeding, agriculture and biology. PeerJ PrePrints. 2015:3:e1404v1. DOI: 10.7287/peerj.preprints.1404v1.

19. Dragov R.G. Combining ability for quantitative traits related to productivity in durum wheat. Vavilov J. Genet. Breed. 2022;26(6):515­ 523. DOI: 10.18699/VJGB­22­63.

20. Dreisigacker S., Melchinger A., Zhang P., Ammar K., Flachenecker C., Hoisington D., Warburton M.L. Hybrid performance and heterosis in spring bread wheat, and their relations to SSR­based genetic distances and coefficients of parentage. Euphytica. 2005;144:51­59. DOI: 10.1007/s10681­005­4053­2.

21. Fakthongphan J., Graybosch R.A., Baenziger P.S. Combining ability for tolerance to pre­harvest sprouting in common wheat (Triticum aestivum L.). Crop Sci. 2016;56(3):1025­1035. DOI: 10.2135/cropsci2015.08.0490.

22. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome (Italy): FAOSTAT, 2016. 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):1­22. DOI: 10.15406/bbij.2016.04.00085.

23. Fellahi Z.E.A., Hannachi A., Bouzerzour H., Boutekrabt A. Line × tester mating design analysis for grain yield and yield related traits in bread wheat (Triticum aestivum L.). Int. J. Agron. 2013;2013:201851. DOI: 10.1155/2013/201851.

24. Figueroa M., Dodds P.N., Henningsen E.C. Evolution of virulence in rust fungi – multiple solutions to one problem. Curr. Opin. Plant Biol. 2020;56:20­27. DOI: 10.1016/j.pbi.2020.02.007.

25. Fonseca S., Patterson F.L. Hybrid vigour in seven parent diallel crosses in common wheat (Triticum aestivum L.). Crop Sci. 1968;8(1):8589. DOI: 10.2135/cropsci1968.0011183X000800010025x.

26. Gorjanović B.M., Kraljević­Balalić M.M. Inheritance of plant height, spike length and number of spikelets per spike in durum wheat. Proc. Nat. Sci. Matica Srpska Novi Sad. 2007;112:27­33. DOI: 10.2298/ZMSPN0712027G.

27. Gowda M., Kling C., Würschum T., Liu W., Maurer H.P., Hahn V., Reif J.C. Hybrid breeding in durum wheat: heterosis and combining ability. Crop Sci. 2010;50(6):2224­2230. DOI: 10.2135/cropsci2009.10.0637.

28. Hallauer A.R., Carena M.J., Miranda Filho J.D. Quantitative Genetics in Maize Breeding: Handbook of plant breeding. Springer, 1988.

29. Hasnain Z., Abbas G., Saeed A., Shakeel A., Muhammad A., Rahim M.A. Combining ability for plant height and yield related traits in wheat (Triticum aestivum L.). J. Agric. Res. 2006;44(3): 167­173.

30. Hassan G., Muhammad F., Afridi S.S., Khalil I.H. Combining ability in F1 generations of diallel cross for yield components in wheat. Sarhad J. Agric. 2007;23(4):937­942.

31. Intikhab A., Awan S.I., Mur L.A.J., Saeed M.S., Ahmed M.S. Molecular and phenotypic analysis of bread wheat varieties in relation to durable rust resistance. Int. J. Agric. Biol. 2021;26(2):329­336. DOI: 10.17957/IJAB/15.1841.

32. Iqbal A., Khalil I.H., Shah S.M., Kakar A.M.S. Estimation of heritability, genetic advance and correlation for morphological traits in spring wheat. Sarhad J. Agric. 2017;33(4):674­679. DOI: 10.17582/journal.sja/2017/33.4.674.679.

33. Iqbal M.M. Combining ability analysis in wheat. Pak. J. Agric. Sci. 2007;44(1):1­5.

34. Ishaq M., Ahmad G., Afridi K., Ali M., Khan T.U., Shah I.A., Ahmad B., Ahmad N., Ahmad I., Saleem A., Miraj M. Combining ability and inheritance studies for morphological and yield contributing attributes through line × tester mating design in wheat (Triticum aestivum L.). Pure Appl. Biol. 2018;7(1):160­168.

35. Javaid M.M., Zulkiffal M., Ali Y., Mehmood A., Ahmed J., Hussain M., Muhammad F., Sabir W., Tanveer M.H., Yasin O. Impact of environmental and pathogenic variability on breaking of host rust resistance in wheat cultivars under changing climatic conditions. Adv. Zool. Bot. 2018;6(1):31­40. DOI: 10.13189/azb.2018.060104.

36. Jones D.F. Dominance of linked factors as a means of accounting for heterosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1917;3(4):310­312. DOI: 10.1073/pnas.3.4.310.

37. Kaushik P. Line × tester analysis for morphological and fruit biochemical traits in eggplant (Solanum melongena L.) using wild relatives as testers. Agronomy. 2019;9(4):185. DOI: 10.3390/agronomy9040185.

38. Kempthorne O. An Introduction to Genetic Statistics. New York: John Wiley and Sons, 1957. Khan A., Ahmad M., Shah M.K.N., Ahmed M. Genetic manifestation of physio­morphic and yield related traits conferring thermotolerance in wheat. Pak. J. Bot. 2020;52(5):1545­1552. DOI: 10.30848/PJB2020­5(27).

39. Khan S.N., Hassan G., Khan M.R., Facho Z.H., Singh D., Sandhu K.S., Sanaullah M., Imtiaz M., Ali S. Field assessment and molecular markers­based characterization of yellow rust resistance in wheat hybrid progenies. J. Anim. Plant Sci. 2022;32(1):127­137. DOI: 10.36899/JAPS.2022.1.0409.

40. Knott D.R. Heterosis in seven wheat hybrids. Can. J. Plant Sci. 1965; 45:499­501.

41. Kumar R., Silva L. Light ray tracing through a leaf cross section. Appl. Opt. 1973;12(12):2950­2954. DOI: 10.1364/AO.12.002950.

42. Large E.C. Growth stages in cereals illustration of the Feekes scale. Plant Pathol. 1954;3(4):128­129. DOI: 10.1111/j.1365­3059.1954.tb00716.x.

43. Lerner I.M. Genetic Homeostasis. New York: John Wiley and Sons, 1954. Liu Z., Pei Y., Pu Z. Relationship between hybrid performance and genetic diversity based on RAPD markers in wheat (Triticum aestivum L.). Plant Breed. 1999;118(2):119­123. DOI: 10.1046/j.14390523.1999.118002119.x.

44. Mahantashivayogayya K., Hanchinal R., Salimath P. Combining ability in dicoccum wheat. Karnataka J. Agric. Sci. 2004;17(3):451­454.

45. Mahmoud A.F., Hassan M.I., Amein K.A. Resistance potential of bread wheat genotypes against stripe rust disease under Egyptian climate. Plant Pathol. J. 2015;31(4):402­413. DOI: 10.5423/PPJ.OA.12.2014.0127.

46. Malik M.F.A., Awan S.I., Ali S. Genetic behaviour and analysis of quantitative traits in five wheat genotypes. J. Agric. Soc. Sci. 2005; 1(4):313­315.

47. Nazir S., Khan A.S., Ali Z. Combining ability analysis for yield contributing traits in bread wheat. J. Agric. Soc. Sci. 2005;1:129­132.

48. Okello D.K., Manna R., Imanyowoha J., Pixley K., Edema R. Agronomic performance and breeding potential of selected inbred lines for improvement of protein quality of adapted Ugandan maize germplasm. African Crop Sci. J. 2006;14(1):37­47.

49. Pal B., Alam N. The effect of certain external factors upon the manifestation of hybrid vigour in wheat. Proc. Indian Acad. Sci. 1938;7: 109­124. DOI: 10.1007/BF03051095.

50. Patel P.U., Patel B.C., Sidapara M.P., Sharma D.D. Combining ability and gene action studies for yield and its component traits in bread wheat (Triticum aestivum L.). Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2020;9:2463­2469.

51. Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Can. J. Res. 1948;26(5):496­500. DOI: 10.1139/cjr48c­033.

52. Qamar M., Ahmad S.D., Rabbani M.A., Shinwari Z.K., Iqbal M. Determination of rust resistance genes in Pakistani bread wheats. Pak. J. Bot. 2014;46(2):613­617.

53. Rashid M., Cheema A.A., Ashraf M. Line × tester analysis in Basmati rice. Pak. J. Bot. 2007;39(6):2035­2042.

54. Rashmi K., Prasad L.C., Prasad R., Thakur P., Chandra K. Inheritance study of yield traits and spot blotch disease resistance in wheat under epiphytotic environment. Plant Arch. 2020;20(2):6590­6594.

55. Raza W., Ghazanfar M.U., Rehman A.U., Fayyaz M. Screening of wheat germplasm against stripe rust disease under field conditions in Pakistan. Plant Prot. 2018;2(3):87­92.

56. Reynolds M.P., Singh R.P., Ibrahim A., Ageeb O.A.A., Larque­Saavedra A., Quick J.S. Evaluating the physiological traits to complement empirical selection for wheat in warm environments. Euphytica. 1998;100:85­94. DOI: 10.1023/A:1018355906553.

57. Saeed A., Chowdhry M.A., Saeed N., Khaliq I., Johar M.Z. Line × tester analysis for some morpho­physiological traits in bread wheat. Int. J. Agric. Biol. 2001;3(4):444­447.

58. Saeed M.S., Chowdhry M.A., Ahsan M. Genetic analysis for some metric traits in Aestivum species. Asian J. Plant Sci. 2005;4(4):413­416. DOI: 10.3923/ajps.2005.413.416.

59. Shamsuddin A K. Genetic diversity in relation to heterosis and combining ability in spring wheat. Theor. Appl. Genet. 1985;70:306­308.

60. Sharma A., Garg D. Combining ability over environments in bread wheat (Triticum aestivum L.). J. Maharasahtra Agric. Univ. 2005; 30(2):153­156.

61. Shull G.H., East E.M. The composition of a field of maize. J. Hered. 1908;4(1):296­301. DOI: 10.1093/jhered/os­4.1.296.

62. Singh R.K., Chaudhary B.D. Biometrical Methods in Quantitative Genetic Analysis. New Delhi: Kalyani Publ., 1977.

63. Singh S., Singh L., Singh D., Kumar R. Combining ability in common wheat (Triticum aestivum L.) grown in sodic soil. Progress. Agric. 2003;3:78­80.

64. Sprague G.F., Tatum L.A. General vs. specific combining ability in single crosses of corn. Agron. J. 1942;34(10):923­932.

65. Steel R.G.D., Torrie J.H. Principles and Procedures of Statistics. New York: McGraw Hill Book Company Inc., 1980.

66. Sultana S.R., Ali A., Ahmad A., Mubeen M., Zia­Ul­Haq M., Ahmad S., Ercisli S., Jaafar H.Z. Normalized Difference Vegetation Index as a tool for wheat yield estimation: a case study from Faisalabad, Pakistan. Sci. World J. 2014;2014:725326. DOI: 10.1155/2014/725326.

67. The R Project for Statistical Computing. A language and environment for statistical computing R foundation for Statistical Computing Department of Agronomy, Faculty of Agriculture of the University of the Free State. Vienna, Austria, 2017. www.r­project.org.

68. Tilley M.S., Heiniger R.W., Crozier C.R. Tiller initiation and its effects on yield and yield components in winter wheat. Agron. J. 2019;111(3):1323­1332. DOI: 10.2134/agronj2018.07.0469.

69. Uddin M.N., Ellison F.W., O’Brien L., Latter B.D.H. Heterosis in F1 hybrids derived from crosses of adapted Australian wheats. Aust. J. Agric. Res. 1992;43(5):907­919. DOI: 10.1071/AR9920907.

70. Ullah N., Ullah H., Afridi K., Alam M., Jadoon S.A., Khan W.U., Ahmad M., Uddin H. Genetic variability, heritability and correlation analysis among morphological and yield traits in wheat advanced lines. Biol. Divers. Conserv. 2018;11(1):166­180.

71. Zhao Y., Zeng J., Fernando R., Reif J.C. Genomic prediction of hybrid wheat performance. Crop Sci. 2013;53(3):802­810. DOI: 10.2135/cropsci2012.08.0463.


Рецензия

Просмотров: 469


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-3259 (Online)