На техногенно забруднених територіях сформувалися унікальні умови впливу на живі організми фізичних і хімічних мутагенних чинників, які можуть бути використані для індукування мутацій та створення вихідного селекційного матеріалу при поліпшенні сортів рослин. За дії на озиму пшеницю радіонуклідних забруднень зони відчуження Чорнобильської АЕС та території видобутку і переробки уранової руди, важких металів викидів промислових підприємств, ксенобіотиків територій сховищ заборонених і непридатних до використання пестицидів, виявлено порівняно зі спонтанними показниками зростання частоти селекційно-цінних мутацій в 2,1—35,4 раза. Розширення генетичної різноманітності вихідного селекційного матеріалу за рахунок індукованого радіонуклідним і хімічним забрудненням мутагенезу перспективне для використання у схрещуваннях з метою реалізації селекційно-генетичних програм створення високопродуктивних сортів пшениці з підвищеним адаптивним потенціалом до несприятливих умов навколишнього середовища. Виділено продуктивні мутанти, які за врожайністю перевищують вихідні сорти на 1,1—12,6 %. У більшості з них показники вмісту білка і клейковини в зерні, показник седиментації та твердозерність відповідають рівню вихідного сорту або істотно йому поступаються. Виявлено мутантні зразки № 5561 сорту Альбатрос одеський та № 5575 сорту Зимоярка, індуковані забрудненням викидів Бурштинської ТЕС і радіонуклідами зони відчуження ЧАЕС, підвищена врожайність яких супроводжується істотним зростанням або збереженням на рівні вихідного сорту показників якості зерна. Мутантні зразки № 5576, № 5577, № 5578, №5580 сорту Зимоярка, що індуковані забрудненням ґрунту радіонуклідами зони відчуження ЧАЕС та важкими металами викидів промислових підприємств, за рахунок зростання вмісту білка в зерні або підвищеної врожайності продукують істотно вищий вихід протеїну з одиниці площі. Використання дії техногенних мутагенних чинників навколишнього середовища дасть змогу поліпшувати показники якості зерна пшениці, зберігаючи при цьому потенціал урожайності вихідного сорту.
Ключові слова: T. aestivum L., мутагенні чинники, селекційно-цінні мутації, продуктивні мутанти, якість зерна, білкова продуктивність
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
1. FAO. 2021. Crop Prospects and Food Situation - Quarterly Global Report No. 4, December 2021. Rome. https://doi.org/10.4060/cb7877en
2. Konopatskaia, I., Vavilova, V., Blinov, A. & Goncharov, N.P. (2016). Spike morphology genes in wheat species (Triticum L.). Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B, 70, No. 6, pp. 345-355. https://doi.org/10.1515/prolas-2016-0053
3. Qaim, M. (2020). Role of new plant breeding technologies for food security and sustainable agricultural development. Applied Economic Perspectives and Policy, 42, No. 2, pp. 129-150. https://doi.org/10.1002/aepp.13044
4. Anders, S., Cowling, W., Pareek, A., Gupta, K.J., Singla-Pareek, S.L. & Foyer, C.H. (2021). Gaining acceptance of novel plant breeding technologies. Trends in Plant Science, 26, No. 6, pp. 575-587 https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.03.004
5. Tadesse, W., Sanchez-Garcia, M., Tawkaz, S., El-Hanafi, S., Skaf, P., El-Baouchi, A., Eddakir, K., El-Shamaa, K., Thabet, S., Gizaw A.S. & Baum, M. (2019). Wheat breeding Handbook at ICARDA. Beirut: ICARDA. https://doi.org/20.500.11766/10723
6. Gubatov, T. & Delibaltova, V. (2020). Evaluation of wheat varieties by the stability of grain yield in multienvironmental trails. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 26, No. 2, pp. 384-394.
7. Frank, G., Riviere, P., Pin, S., Baltassat, R., Berthellot, J.-F., Caizergues, F., Dalmasso, C., Gascuel, J.-S., Hyacinthe, A., Mercier, F., Montaz, H., Ronot, B., Goldringer, I. (2019). Genetic diversity and stability of performance of wheat population varieties developed by participatory breeding. Sustainability, No. 156, pp. 1-11. https://doi.org/10.3390/su12010384
8. Rasheed A., Mujeeb-Kazi A., Ogbonnaya F.C., He, Z. & Rajaram, S. (2018). Wheat genetic resources in the post-genomics era: promise and challenges. Annals of Botany, No. 121, pp. 603-616. https://doi.org/10.1093/aob/mcx148
9. Godwin, I.D., Rutkoski, J., Varshney, R.K. & Hickey, L.T. (2019). Technological perspectives for plant breeding. Theoretical and Applied Genetics, No. 132, pp. 555-557. https://doi.org/10.1007/s00122-019-03321-4
10. Jankowicz-Cieslak, J., Tai, T.H., Kumlehn, J. & Till, B.J. (2017). Biotechnologies for Plant Mutation Breeding. Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45021-6
11. Zaidi, S.S., Vanderschuren, H., Qaim, M., Mahfouz, M.M., Kohli, A., Mansoor, S. & Tester, M. (2019). New plant breeding technologies for food security. Science, No. 363, pp. 1390-1391. https://doi.org/10.1126/science.aav6316
12. Waugh, R., Leader, D.J., McCallum, N. & Caldwell, D. (2006). Harvesting the potential of induced biological diversity. Trends in Plant Science, No. 11, pp. 71-79. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2005.12.007
13. Nazarenko, M., Lykholat, Y., Grygoryuk, I. & Khromikh, N. (2018). Optimal doses and concentrations of mutagens for winter wheat breeding purposes. Part I. Grain productivity. Journal of Central European Agriculture, 19, No. 1, pp. 194-205. https://doi.org/10.5513/JCEA01/19.1.2037
14. Mir, B.A.S., Maria, M., Muhammad, S. & Ali, S.M. (2020). Potential of mutation breeding to sustain food security. London: IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.94087
15. Krotova, L.A. & Popolzuhina, N.A. (2011). The influence of chemical and biological mutagens on the relationship of quantitative traits in common wheat. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 75, No. 1, pp. 45-48 [in Russian].
16. Nazarenko, M.M. (2020). Induction of winter wheat plant structure mutationsby chemomutagenesis. Agrology, 3, No. 2, pp. 57-65. https://doi.org/10.32819/020008
17. Yakymchuk, R.A. & Morgun, V.V. (2011). Efficiency of radiation exposure of the Chernobyl Exclusion Zone in the creation of breeding and valuable material of winter wheat. Visnyk Ukrainskoho tovarystva henetykiv i selektsioneriv, 9, No. 2, pp. 288-293 [in Ukrainian].
18. Eyges, N.S. (2013). The historical role of Rapoport in genetics. Пpoдoлжeниe иccлeдoвaний c иcпoльзoвaниeм мeтoдa xимичeckoгo мyтaгeнeзa. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii, 17, No. 1, pp. 162-172 [in Russian].
19. Khazaei, H., Makela, P.S. A. & Stoddard, F.L. (2018). Ion beam irradiation mutagenesis in rye (Secale cereale L.), linseed (Linum usitatissimum L.) and faba bean (Vicia faba L.). Agricultural and Food Science, No. 27, pp. 146-151. https://doi.org/10.23986/afsci.70780
20. Mousseau, T.A. & Moller, A.P. (2020). Plants in the light of ionizing radiation: what have we learned from Chernobyl, Fukushima, and other «hot» places? Frontiers in Plant Science, No. 11, pp. 1-9. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00552
21. Yang, G., Luo, W., Zhang, J., Yan, X., Du, Y., Zhou, L., Li, W., Wang, H., Chen, Z. & Guo, T. (2019). Genome-wide comparisons of mutations induced by carbon-ion beam and gamma-rays irradiation in rice via resequencing multiple mutants. Frontiers in Plant Science, No. 10, pp. 1-13. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01514
22. Morgun, V.V. & Yakymchuk, R.A. (2010). Remoted genetic consequences of the accident on Chornobyl' NPP. Kyiv: Lohos [in Ukrainian].
23. Yakymchuk, R.A. (2019). Genetic consequences of the contamination of the environment with natural and techno-genic mutagenic factors. Kyiv: Lohos [in Ukrainian].
24. Burdeniuk-Tarasevych, L.A., Lozinskyi, M.V. & Dubova, O.A. (2015). Peculiarities of stem length formation in selective numbers of winter wheat depending on their genotypes and growing conditions. Ahrobiolohiia, No. 1, pp. 11-15 [in Ukrainian].
25. Rybalka, O.I., Chervonis, M.V. & Lytvynenko, M.A. (2009). Evaluation of wheat grain quality in the early stages of breeding. Visnyk ahrarnoi nauky, No. 1, pp. 44-48 [in Ukrainian].
26. Lakin, G.F. (1990). Biometrics. Moskva: Vysshaya shkola [in Russian].