Membrane exoosmosis as an indicator for determining drought resistance of potato hybrids
DOI:
https://doi.org/10.32636/01308521.2023-(73)-1-5Keywords:
potato, hybrid, offspring, exoosmosis, drought resistance, leakage of electrolytes, conductometryAbstract
The results of research on the manifestation of heredity in hybrid offspring obtained from simple and complex cross-breeding for economically valuable traits, namely drought resistance, are given. Combinations were identified, where exoosmosis of the membranes of potato hybrids was determined by the method of conductometry in field conditions, which is the main indicator for determining drought resistance and its value depends on the phenotype of the parental forms.
To achieve an effect in selection, the desired type of relationship between traits will be as follows: if the value of the trait increases with the increase of the trait being selected, then the relationship between them should be positive, and vice versa, if the value of the trait decreases simultaneously with the increase of the value of the trait that is selected, then the relationship between them should be negative.
Correlation relationships between economically valuable traits are important for selection and hybridization. When creating a hybrid population, its value will depend on what kind of correlations the selected feature has, as well as the type of connection between the features (positive or negative). Ignoring this factor can lead to the fact that the created hybrid population will satisfy the breeder to a certain extent on the characteristic being selected, and on other economically useful characteristics it may be worse than the original material.
Yield losses due to heat are difficult to estimate, and less attention has been paid to the selection of heat-resistant plants than to their resistance to diseases and pests. A significant obstacle in eliminating this shortcoming is the lack of information about the range in the field of genetic diversity of plant resistance to heat, as well as methods of screening resistant genotypes. Screening of the obtained crop under heat stress is one of the possible methods, but it is difficult to implement due to wide variation of weather conditions during the growing season. In addition, the disadvantage of the method of selection for yield is its low heritability in hot and dry conditions. Thus, the development of screening methods based on the specificity of the stress-sensitive and heat-resistant genotypes is a priority task.
Research has established that the tuber generation obtained from intervarietal crossings has better indicators for such an economically valuable trait as drought resistance, compared to the original parental forms.
As a result of the conducted research, out of 22 analyzed samples, the lowest value of electrolyte leakage was found in 9 potato hybrids, which can be used as donors of this trait or planted in the southern regions of the country.
References
1. Активність гваяколпероксидази у нокаунтної лінії КО-Саt 2 Arabidopsis thaliana за дії теплового стресу / Т. О. Руснак та ін. Физиология и биохимия культурних растений. 2013. Т. 45, № 3. С. 246–251.
2. Анисимова Г. Л. О корреляционной зависимости между содержанием протеина и урожаем в гибридах картофеля. Картоплярство : міжвід. темат. наук. зб. 1973. Вип. 11. С. 72–75.
3. Білик М. О., Кулєшов А. В. Практикум з фітосанітарного моніторингу і прогнозу. Харків, 2006. 228 с.
4. Буздуга І. М., Волков Р. А., Панчук І. І. Вплив температури вирощування та сахарози на активність аскорбатпероксидази у Arabidopsis thaliana в умовах теплового стресу. Наукові записки ТНПУ. 2017. № 4 (71). С. 59–64.
5. Вивчення стійкості картоплі до посухи / І. І. Мойса та ін. Картоплярство : міжвід. темат. наук. зб. ІК НААН. 2014. Вип. 42. С. 12–19.
6. Доліба І. М., Руснак Т. О., Волков Р. А. Перекисне окислення ліпідів у Arabidopsis thaliana дикого типу та КО-Саt 2 мутантної лінії за дії теплового стресу. Вісник Українського товариства генетиків та селекціонерів. 2012. Т. 10, № 2. С. 193–201. URL: http://utgis.org.ua/images/pdf/visnyk/2012/V10_N2/Visnik-2012-t10-n2_002.pdf (дата звернення: 20.01.2023).
7. Експериментальний андрогенез та оцінка жаростійкості сортів картоплі української селекції за витоком електролітів і вмістом у них К+ та Са2+ / І. І. Мойса та ін. Вісник аграрної науки. 2012. № 4. С. 34‒36. URL: https://agrovisnyk.com/oldpdf/visnyk_04_201 .pdf (дата звернення: 24.01.2023).
8. Ефективність гаплородукції в системі культури пиляків і віддаленої гібридизації у картоплі / Т. М. Олійник та ін. Modern biotechnology of agricultural plants and biosafety : аbstracts of International Scientific Conference. Odessa, 2010. Р. 95.
9. Желев Н., Даскaлюк А., Раля Т. Сравнительная оценка первичной устойчивости генотипов пшеницы (Triticum aestivum L.) к высоким и низким температурам. Buletinul Academiei de stiinte a Moldovei. Ştiinţele vieţii. 2018. Nr. 1 (334). С. 61–70. URL: https://ibn.idsi.md/sites/default/files/imag_file/61-70.pdf (дата обращения: 23.01.2023).
10. Завiрюха П. Д. Деякi данi про формотворчий процес за складовими продуктивності рослин у гiбридних популяцiях картоплi. Картоплярство : міжвід. темат. наук. зб. 1982. Вип. 13. С. 16–21.
11. Зеля А. Г., Бундук Ю. М., Гунчак В. М. Методичні рекомендації «Визначення резистентності сортів та гібридів ряду сільськогосподарських культур до стресових факторів». Чернівці, 2016. 16 с.
12. Мельник П. О., Мойса І. І., Даскалюк О. П. Визначення стійкості рослин до високих температур методом витоку електролітів. Вісник аграрної науки. 2006. № 3. С. 44–46.
13. Онищенко О. Й., Поправко М. Й. Поєднання господарсько цінних ознак у міжсортових гібридах картоплі. Картоплярство : міжвід. темат. наук. зб. 1974. Вип. 5. С. 49–52.
14. Осипчук А. А. Селекцiя картоплi за елементами структури врожайностi. Картоплярство : міжвід. темат. наук. 1985. Вип. 16. С. 3–5.
15. Сомаклональні варіанти і їх використання в селекції картоплі. Інноваційні технології в умовах зміни клімату / А. Г. Зеля та ін. Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. «Наукові тенденції формування агротехнологій», Полтава, 25‒26 квіт. 2019 р. Полтава : ПП «Астрая», 2019. С. 108–110.
16. Спосіб визначення стійкості картоплі до посухи : пат. 97040А Україна, № u 2014 10636 / І. І. Мойса та ін. ; заявл. 29.09.2014 ; опубл. 25.02.2015. Бюл. № 4. (кн. 1). 1 с.
17. Тимошенко І. П., Олійник Т. М., Ігнатова С. О. Оптимізація елементів технології отримання подвоєних гаплоїдів у картоплі. Картоплярство України. 2011. № 3/4. С. 6–9.
18. Alexandrov V. Y. Cytophysiological and cytoecological investigations of heat resistance of plant cells toward the action of high and low temperature. Quart. Rev. Biol. 1964. Vol. 30. P. 35–77.
19. Bar-Tsur A. High temperature effects on CO2 gas exchange in heat tolerant and sensitive tomatoes. J. Am. Soc. Hort. Sci. 1985. Vol. 110. P. 582–586.
20. Bernstam V. Heat effects on protein biosynthesis. Ann. Rev. Plant Physiol. 1978. Vol. 29. P. 25–46.
21. Bradshaw J. E. Breeding strategies for clonally propagated potatoes. Potato genetics. 1994. P. 109–132.
22. Daskalyuk A. Elimination of dormancy, germination and electrolyte leakage from apple embryos during stratification. Russian J. Plant Physiol. 2002. Vol. 49. P. 804–810.
23. Daskalyuk A. Identification of mechanisms of plant resistance to stress factors. Materials of International Scientific Symposium “Advanced biotechnologies – achievements and prospects” (VI), 3–4 october 2022. P. 81–83. DOI: https://doi.org/10.53040/abap6.2022.26.
24. Dusenge M. E., Duarte A. G., Way D. A. Plant carbon metabolism and climate change: elevated CO2 and temperature impacts on photosynthesis, photorespiration and respiration. New phytologist. 2019. Vol. 221 (1). P. 32–49. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.15283.
25. Jacob P., Hirt H., Bendahmane A. The heat-shock protein/chaperone network and multiple stress resistance. Plant Biotechnol. J. 2017. Vol. 15. P. 405–414. DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.12659.
26. Mohanty P., Kreslavski V., Klimov V. Heat Stress: Susceptibility, Recovery and Regulation. Advances in Photosynthesis and Respiration : book series. 2011. Vol. 34. P. 251–274. URL: https://www.academia.edu/32664398/Molecular_Mechanisms_of_Stress_Resistance_of_Photosynthetic_Machinery (last accessed: 25.01.2023).
27. Mohanty P. Perspective of membrane perception of temperature. Physiol. Mol. Biol. Plants. 2008. Vol. 14. P. 273–275. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-1579-0_12.
28. Park C. J., Seo Y. S. Heat Shock Proteins: A review of the molecular chaperones for plant immunity. Plant Pathol. J. 2015. Vol. 31. P. 323–333. DOI: 10.5423/PPJ.RW.08.2015.0150.
29. Research Progress in J-Proteins in the Chloroplast / Lu Zhao et al. Genes. 2022. Vol. 13 (8). P. 1469. DOI: https://doi.org/10.3390/ genes13081469.
30. Rosenzweig R., Nillegoda N. B., Mayer M. P. The Hsp70 chaperone network. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2019. Vol. 20. P. 665–680. DOI: 10.1038/s41580-019-0133-3.
31. Schaff D. Comparision of TTC and electrical conductivity heat tolerance screening techniques in Phaseolus. Hort. Sci. 1987. Vol. 22. P. 642–645.
32. Shen Z. Heat adaptability of the tomato. Hort. Sci. 1982. Vol. 17. P. 924–925.
33. Snedecor G. Statistical methods. Plant Physiol. Ames : Iowa State University Press, 1967. 593 p.
34. Suss K. Byosynthetic causes of in vivo acquired thermotolerance of phytosynthetic light reaction. Plant Physiol. 1986. Vol. 81. P. 192–199.
35. The roles of photorespiration and alternative electron acceptors in the responses of photosynthesis to elevated temperatures in cowpea / I. Osei‐Bonsu et al. Plant, Cell and Environment. 2021. Vol. 44 (7). P. 2290–2307. DOI: https://doi.org/10.1111/pce.14026.
36. Wang L., Ma K. B., Lu Z. G. Differential physiological, transcriptomic and metabolomic responses of Arabidopsis leaves under prolonged warming and heat shock. BMC Plant Biol. 2020. Vol. 20. P. 86. DOI: 10.1186/s12870-020-2292-y.
37. Wery J., Silim E. Screening techniques and sources of tolerance to extremes of moisture. Euphytica. 1994. P. 73–83.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 А. Г. ЗЕЛЯ, А. Т. ГАВРИЛЮК, Р. В. ІЛЬЧУК, О. В. ВАВРИНОВИЧ, Г. В. ЗЕЛЯ, Ю. Р. ІЛЬЧУК, В. І. БУРКУТ (Автор)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
