Cluster analysis of spring cereal specimens (oat and spring barley) by the character “seed yield”
DOI:
https://doi.org/10.32636/01308521.2021-(69)-6Keywords:
spring barley, oat, breeding line, quantitative characteristic, ecological adaptiveness, productivity, cluster ordinationAbstract
The study was carried out in 2016–2018 on the fields of the laboratory of selection of sereals and forage crops under conditions of crop rotation for selective breeding and seed farming at the Institute of Agriculture of the Carpathian Region of NAAS, Ukraine. The research objects were 7 breeding lines and the standard varieties Komandor and Kniazhyi of the spring barley as well as 9 breeding lines of the oat with naked and filmy grains and the standard varieties Zakat and Artur.
The aim of the study was to determine the ecological adaptiveness parameters of spring cereals genotypes (spring barley and oat) by seed yield and to carry out a cluster ordination of genotypes by a complex of features that determine specifics of adaptiveness and productivity.
The parameters of homeostaticity and breeding value were determined according to quantitative yield characteristics using the method of V.V. Khangildin and the following formula: Hom1 = X2 / σ; Hom2 = X2 / σ (Xopt − Xlim); Sc = X (Xlim / Xopt), where Hom1 and Hom2 are parameters of homeostaticity and X, Xopt, and Xlim are, respectively, averaged by the genotype mean, optimal, and limited values of character, σ – standard deviation, and Sc – breeding value. Xlim is considered as the lowest value of the character observed during the research period, while Xopt is the highest value.
Parameters of ecological adaptiveness of the oat genotypes were calculated by the quantitative character “seed yields”, plasticity (bi) and stability (Si2) were determined following S. A. Eberhart and W. A. Russel, whereas the genotype’s effect, which represents the difference between the average value of the quantitative character for the set of genotypes and the corresponding value of a particular genotype, was found according to the method by Yu. V. Gudz and Yu. A. Lavrynenko.
Such parameters were determined as the genotype’s effect (the difference between the average value of the quantitative character for the set of genotypes and the corresponding value of a particular genotype), level of stress resistance (the difference between the maximum and minimum yield), and genetic plasticity (level of correspondence between the genotype and various environmental factors, i.e. half of the sum of the minimum and maximum). Statistical analysis of data included analysis of variance carried out in MS Excel following B. A. Dospekhov. Cluster analysis for the ordination of specimens by parameters of ecological adaptiveness of seed yields was conducted in Statistica v.10 based on Euclidean distance.
High homeostaticity of yield parameters characterised the standard cultivars Kniazhyi (Hom1 = 260.73; Hom2 = 2370.29) and Komandor (Hom1 = 86.64;
Hom2 = 279.47) followed by the breeding line 703-1-10 Komandor (Hom1 = 66.39; Hom2 = 184.42). The same genotypes of the spring barley had also high breeding value (Sc) by the yield parameter ranging from 3.27 in 703-1-10 to 3.68 in the cultivar Kniazhyi. The breeding line 702-1-12 also had a high breeding value (3.59 t/ha).
Cluster analysis of the spring barley by data of the ecological plasticity of the character “seed yields” allows concluding about a reaction to changes of growing conditions in the cultivars Komandor, Knyiazhyi, and breeding lines 699-2-18, 545-5-9, 703-1-10, 703-1- 10, 700-3-17, and 702-1-12. The specimens 538-2-6 and 409-1-4 showed the highest genetic divergence by the aforementioned character.
Analysis of the productivity of oat genotypes showed that the highest mean productivity for the three years of study was demonstrated by breeding lines 369-6-3, 279-1-3, and 359-1-1, respectively 4.08, 4.02, and 4.00 t/ha.
When cultivated under optimal conditions, the most productive breeding lines of the oat had also provided higher yields – from 4.50 t/ha in 396-6-3 to 4.60 t/ha in 279-1-3. Under unfavourable conditions (Xlim) only the breeding line 359-1-1 demonstrated a relatively high productivity (3.67 t/ha) followed by lines 400-2-10 (3.64 t/ha) and 112-196 (3.57 t/ha). Naked seed oat genotypes 407-1 (Krepysh / AC Belmont) and 405-1-5 (AC Belmont / Krepysh) with an average seed yield of, respectively, 2.72 and 3.13 t/ha lagged behind filmy breeding lines and standard cultivars.
References
1. Адаптивні особливості сортів тритикале ярого в умовах Східного Лісостепу України / В. К. Рябчун та ін. Агробіологія. 2017. № 1. С. 56–60.
2. Багатосередовищні випробування ячменю ярого за врожайністю та стабільністю / О. А. Демидов та ін. Plant Varieties Studying and Protection. 2017. Т. 13. № 4. С. 343–350.
3. Василюк П. М. Оцінка стабільності і пластичності показників продуктивності та якості нових сортів пшениці м’якої озимої в умовах Лісостепу України. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2014. № 1. С. 15–18.
4. Гаврилюк М. М. Селекція та насінництво – основа інтенсифікації галузі рослинництва. Посібник українського хлібороба. 2012. С. 24–25.
5. Гончаренко А. А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур. Вестник РАСХН. 2005. № 6. С. 49–53.
6. Гудзенко В. В., Васильківський С. П., Поліщук Т. П. Продуктивність та адаптивність зразків генофонду ячменю ярого в багаторічних випробуваннях у Центральному Лісостепу України. Генетичні ресурси рослин. 2017. № 20. С. 31–40.
7. Гудзенко В. М., Василенко Н. В. Стабільність та пластичність зразків ячменю ярого за кількістю зерен з головного колоса. Вісник Сумського НАУ. Сер.: Агрономія і біологія. 2012. Вип. 9 (24). С. 161–166.
8. Гудзь Ю. В., Лавриненко Ю. А. Теория и практика адаптивной селекции кукурузы. Херсон : БОРИСФЕН-полиграфсервис, 1997. 168 с.
9. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е, перераб. и доп. Москва, 1985. 351 с.
10. Екологічне сортовипробування ячменю ярого на завершальному етапі селекції / О. А. Демидов та ін. Агроекологічний журнал. 2017. № 4. С. 58–65.
11. Жученко А. А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев, 1980. С. 587.
12. Кадыров М. А. Оптимизация системы семеноводства в современных условиях. Вестник семеноводства в СНГ. 2000. № 2. С. 34.
13. Клімова О. Є. Кластерний аналіз рекомбінантних ліній кукурудзи цукрової за сукупністю селекційних ознак. Бюлетень Ін-ту зернових культур НААН України. 2014. № 7. С. 56–63.
14. Коровій В., Захарчук О., Рябий А. З якою ж ефективністю використовуються рослинні ресурси на Вінниччині. Зерно і хліб. 2010. № 4. С. 46–48.
15. Ли Ч. Введение в популяционную генетику. Москва : Мир, 1978. 555 с.
16. Маренюк О. Б. Пластичність та стабільність кількісних ознак колекційних зразків ячменю ярого в умовах підвищеної кислотності ґрунтів. Селекція і насінництво. 2014. Вип. 106. С. 77–81.
17. Мартынов С. П. Кластерный анализ яровой пшеницы по коэффициентам родства. Цитология и генетика. 1989. Т. 24. № 4. С. 37–43.
18. Методика державного сортовипробування сортів на придатність до поширення в Україні: Загальна частина. Охорона прав на сорти рослин : офіц. бюлетень. 2003. Вип. 1. Ч. 3. 106 с.
19. Методика проведення експертизи та державного випробування сортів рослин зернових, круп’яних та зернобобових культур. Охорона прав на сорти рослин : офіц. бюлетень. 2003. Вип. 2. Ч. 3. 214 с.
20. Москалець Т. З. Прояв стабільності та пластичності генотипів пшениці м’якої озимої в умовах лісостепового екотопу. Вісник Укр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2015. Т. 13. № 1. С. 51–55.
21. Опря А. Т. Статистика (модульний варіант з програмованою формою контролю знань) : навч. посіб. Київ, 2012. 448 с.
22. Особливості формування врожайності та прояв ознак продуктивності у сортів пшениці озимої в умовах Південного Степу / В. В. Базалій та ін. Таврійський наук. вісник. 2017. Вип. 97. С 3–12.
23. Порівняльний аналіз статистичних програмних продуктів для кваліфікаційної експертизи сортів рослин на придатність до поширення / Н. В. Лещук та ін. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2017. Т. 13. № 4. С. 429–435.
24. Продуктивность сортов ячменя ярового в экологическом сортоиспытании / П. Н. Солонечный и др. Зернобобовые и крупяные культуры. 2014. № 4. С. 96–99.
25. Радченко А. Сорт рослин як об’єкт аграрних правовідносин. Jornalul juridic national: teorie si practica. 2016. № 1. Ч. 1. С. 73–77.
26. Рівень адаптивності перспективних ліній пшениці м’якої озимої в умовах Лісостепу України / В. С. Кочмарський та ін. Миронівський вісник. 2016. Вип. 2. С. 98–116.
27. Рослинництво / В. В. Базалій та ін. Херсон : ФОП Грінь Д. С., 2015. 520 с.
28. Солонечний П. М. Адаптивний потенціал перспективних ліній ячменю ярого селекції ІР ім. В. Я. Юр’єва НААН. Вісник ЦНЗ АПВ Харків. обл. 2013. Вип. 15. С. 119–125.
29. Солонечний П. М. Оцінка адаптивної здатності та стабільності сортів ячменю ярого за продуктивністю. Вісник Полтавської держ. аграрної акад. 2014. № 4. С. 48–53.
30. Сорт і його значення в підвищенні урожайності / В. В. Шелепов та ін. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2006. № 3. С. 114.
31. Стабільність елементів продуктивності сортів ячменю ярого в екологічному випробуванні / П. М. Солонечний та ін. Селекція і насінництво. 2014. Вип. 105. С. 194–201.
32. Статистичні параметри адаптивності за урожайністю нових генотипів пшениці м’якої озимої / Л. А. Коломієць та ін. Вісник Укр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2009. Т. 7. № 2. С. 198–205.
33. Стрихар А. Є., Танцюра С. Ю. Перспективи розвитку насінництва на Київщині. Посібник українського хлібороба. 2012. Т. 1. С. 35–37.
34. Хангильдин В. В., Литвиненко Н. А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы. Науч.-техн. бюллетень ВСГИ. 1981. Вып. 39. С. 8–14.
35. Хоменко С. О., Федоренко І. В., Федоренко М. В. Гомеостатичність та селекційна цінність колекційних зразків пшениці м’якої ярої для умов Лісостепу України. Миронівський вісник. 2016. Вип. 3. С. 85–93.
36. Шевченко А. И. Зерновые для себя. Агровісник України. 2008. № 5 (28). С. 34–40.
37. Яковлев В. Б. Статистика. Расчеты в Microsoft Exсel. Москва : Колос, 2005. 352 с.
38. Eberhart S. A., Russel W. A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 1966. № 6. P. 336–400.
39. GGE biplot взаємодії генотип-середовище сортів ячменю ярого / П. М. Солонечний та ін. Селекція і насінництво. 2014. Вип. 106. С. 93–102.
40. Langer I., Frey K., Bailey T. Association among productivity, production response and stability index in oat. Euphytica. 1979. Vol. 28. P. 17–14.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 В. І. ПУЩАК, Р. В. ІЛЬЧУК, Г. І. МАРУХНЯК (Автор)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
