Influence of conditions of seed reproduction of different wheat genotypes on primary resistance to high temperatures and frost

Abstract

А.П. Даскалюк, Н.В. Здиорук,Т.Х. Раля, Н.Н. Желев, Ю.А. Парий, Я.Ф. Парий. Влияние условий размножения семян разных генотипов пшеницы на первичную устойчивость к высоким температурам и морозу. Эксперименты проводились с семенами 50 генотипов пшеницы, воспроизведенных в Харьковской области Украины и Кишиневской области Молдовы, для выяснения эффективности быстрой оценки первичной устойчивости генотипов к высоким температурам и холоду. Испытания, проводимые в контролируемых лабораторных условиях, основаны на оценке всхожести семян после воздействия на них теплового шока или шока отрицательными температурами. Полученные результаты показали, что, применяя разработанные методы, можно дифференцировать генотипы пшеницы по их первичной устойчивости к экстремальным температурам (без учета адаптационных процессов, индуцированных в онтогенезе растений). Устойчивость семян пшеницы разных генотипов к тепловому шоку или воздействию отрицательными температурами может варьировать в зависимости от условий среды их размножения. Полученные данные показывают, что устойчивость семян к обоим типам температурного шока специфична для разных сортов пшеницы и может зависеть от условий размножения семян. Благодаря этому адаптивная изменчивость генетической и эпигенетической природы разных генотипов пшеницы и их потомки характеризуются высокой устойчивостью и хорошей урожайностью в различных условиях окружающей среды. Возможность эпигенетического наследования предполагает, что оно может влиять на первичную морозо- или теплоустойчивость зародышей пшеницы. Поскольку метеорологические условия меняются из года в год, они могут влиять на первичную устойчивость генотипов к факторам теплового стресса, даже если семена воспроизводятся в одной и той же зоне. Мы считаем, что оценка первичной устойчивости генотипов пшеницы открывает новые возможности для определения ее взаимодействия с другими механизмами устойчивости генотипов пшеницы к экстремальным температурам. Разработанные методы перспективны для внедрения в программы по селекции или для оценки устойчивости генотипов пшеницы к стрессовым температурам.

Даскалюк О.П., Здіорук Н.В., Раля Т.Х., Желєв Н.Н., Парій Ю.О., Парій Я.Ф. Вплив умов розмноження насіння різних генотипів пшениці на первинну стійкість до високих температур та морозуЕксперименти проводилися з насінням 50 генотипів пшениці, відтворених в Харківській області України та Кишинівській області Молдови, для з'ясування ефективності швидкої оцінки первинної стійкості генотипів до високих температур і холоду. Випробування, проведені в контрольованих лабораторних умовах, засновані на оцінці схожості насіння після впливу на нього теплового шоку або від’ємних температур. Отримані результати показали, що, застосовуючи розроблені методи, можна диференціювати генотипи пшениці за їх первинною стійкістю до екстремальних температур (без урахування адаптаційних процесів, індукованих в онтогенезі рослин). Стійкість насіння пшениці різних генотипів до теплового шоку або впливу негативними температурами може варіювати залежно від умов середовища їх розмноження. Отримані дані показують, що стійкість насіння до обох типів температурного шоку специфічна для різних сортів пшениці і може залежати від умов розмноження насіння. Завдяки цьому, адаптивна мінливість генетичної і епігенетичної природи різних генотипів пшениці і їх нащадки характеризуються високою стійкістю і врожайністю в різних умовах навколишнього середовища. Можливість епігенетичного успадкування передбачає, що воно може впливати на первинну стійкість зародків пшениці до високих температур та морозу. Оскільки метеорологічні умови змінюються з року в рік, вони можуть впливати на первинну стійкість генотипів до чинників теплового стресу, навіть якщо насіння відтворюються в одній і тій же зоні. Ми вважаємо, що оцінка первинної стійкості генотипів пшениці відкриває нові можливості для визначення її взаємодії з іншими механізмами стійкості генотипів пшениці до екстремальних температур. Розроблені методи перспективні для впровадження в програми з селекції або для оцінки стійкості генотипів пшениці до стресових температур.

Dascaliuc A.P., Zdioruk N.V., Ralea T.H., Jelev N.N., Pariy Yu.A., Pariy Ya.F. Influence of conditions of seed reproduction of different wheat genotypes on primary resistance to high temperatures and frost. Experiments provided with the seeds of 50 wheat varieties reproduced in the Kharkiv region of Ukraine and Chisinau area of Moldova to elucidate the efficiency of rapidly assessing genotypes' primary resistance to high temperatures and frost. The tests were performed under laboratorycontrolled conditions, based on the evaluation of the seeds' germination capacity after their exposition to shock with high or sub-zero temperatures. The obtained results demonstrated that by applying the elaborated methods, we could differentiate wheat genotypes by their primary resistance to extreme temperatures (excluding the adaptation processes induced during plant ontogenesis). Resistance of different wheat genotypes seeds to heat shock or shock with negative temperatures may vary, being influenced by the environmental conditions of their reproduction. The data obtained demonstrate that seeds resistance to both types of temperature shock is specific for different wheat varieties and can be influenced by conditions of seed reproduction. Due to this adaptive variability of genetic and epigenetic nature, wheat varieties and their descendants are characterized by high resistance and good productivity in different environmental conditions. The possibility of epigenetic inheritance suggests that it may influence the primary frost or heat resistance of wheat embryos. Because the meteorological conditions vary from year to year, they can influence the primary resistance of genotypes to heat stress factors even when seeds reproduced in the same zone. We consider that the assessment of the primary resistance of wheat genotypes offers new possibilities for determining its interference with other mechanisms of resistance of wheat genotypes to frost or heat. The elaborated methods are with perspectives for implementing in programs for selection or appreciation the heat or frost resistance of wheat genotypes.