Рослинництво та ґрунтознавство

Біолого-морфологічні та біохімічні особливості насіння інтродукованих генотипів рослин Cicer arietinum L.

Джамал Бахлулович Рахметов, Олександр Петрович Бондарчук, Світлана Олександрівна Рахметова, Намік Мамедогли Рашидов, Наталія Костянтинівна Куцоконь
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження обумовлена необхідністю розробки сучасних науково-практичних засад залучення до інтродукційного процесу маловідомих, малопоширених, а також новостворених генотипів рослин. Це дозволить попередити про можливу фітосировинну кризу викликану кліматичними змінами та стрімким зростанням населення на планеті. У зв’язку з цим мета досліджень полягала у визначенні морфологічних ознак та біохімічних особливостей насіння роду Cicer arietinum для покращення гермоплазми зернобобових культур та проведення подальших селекційних і біотехнологічних досліджень. Використано порівняльний морфологічний метод для насіння інтродукованих генотипів рослин з різних районів походження. Матеріалом для досліджень слугували 9 генотипів Cicer arietinum, які походять з Австралії, Афганістану, Азербайджану, України, що були вирощені на експериментальних ділянках Національний ботанічний сад імені М.М. Гришка. Вивчали морфометричні показники та окремі біохімічні властивості насіння рослин залежно від генотипових особливостей. Використовували польові, лабораторні а також методи дисперсійного аналізу і статистичної оцінки середніх даних зі застосуванням програми Microsoft Excel (2010). У ході проведених досліджень встановлено, що усі інтродуковані генотипи характеризуються високими кількісними та якісними показниками насіння. За лінійними розмірами насінин (співвідношення довжини до ширини) особливо вирізнявся зразок CAАFGK-1 – 17,12×14,38 мм, а за масою 1000 шт. насінин CATADJK-1 – 584,5 г. Біохімічні дослідження показали, що найбільше абсолютно сухої речовини накопичувалось у насінні зразків рослин C. arietinum – CAAFGD-2, CAAFGK-1, CATADJD-2 та CATADJK-1 (від 89,04 до 89,68 %). За рівнем загальних цукрів переважали зразки генотипів C. arietinum CATADJK-1 – 9,37 %, а за накопиченням фосфору домінував CAAZEUR-2 – 1,43 %. Біохімічний склад рослин дає можливість не тільки характеризувати їх цінність з точки зору продовольчої культури, але й визначити найбільш пластичні генотипи до екологічних чинників довкілля. Таким чином, отримані результати свідчать про перспективність використання окремих генотипів C. arietinum як вихідного матеріалу для селекційних і біотехнологічних досліджень і створення нових форм рослин, що сприятиме розширенню асортименту високопродуктивних генотипів нуту у північних регіонах України

Ключові слова

клімат, нут, гермоплазма, морфологічні ознаки, склад насіння

ЦИТУВАТИ
Rakhmetov, D., Bondarchuk, O., Rakhmetova, S., Rashydov, N., & Kutsokon, N. (2023). Biological, morphological and biochemical features of seeds of introduced genotypes of Cicer arietinum L.. Plant and Soil Science, 14(3), 97-100. https://doi.org/10.31548/plant3.2023.97
Використані джерела

[1] Alok, D., Annapragada, H., Singh, S., Murugesan, S., & Singh, N.P. (2020). Symbiotic nitrogen fixation and endophytic bacterial community structure in Bt-transgenic chickpea (Cicer arietinum L). Scientific Reports, 10, article number 5453. doi: 10.1038/s41598-020-62199-1.

[2] Amina, B., Rida, M.M., Abdelkader, A.A., Sripada, U., & Semir, G.S.B. (2020). Genetic diversity analysis in chickpea (Cicer arietinum L) genotypes grown in north western Algeria using microsatellite markers (SSR). Indian Journal of Agricultural Research, 54(2), 129-138. doi: 10.18805/IJARe.A-487.

[3] Boukid, F. (2021). Chickpea (Cicer arietinum L.) protein as a prospective plant‐based ingredient: A review. International Journal of Food Science & Technology, 56(11), 5435-5444. doi: 10.1111/ijfs.15046.

[4] Central Geophysical Observatory. (2023). Retrieved from http://cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/.

[5] Convention on Biological Diversity (1992). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.

[6] Dida, D., & Urga, K. (2018). Study on the effect of traditional processing methods on nutritional composition and anti-nutritional factors in chickpea (Cicer arietinum). Cogent Food & Agriculture, 4(1), article number 1422370. doi: 10.1080/23311932.2017.1422370.

[7] Durdane, M.A.R.T. (2022). Characterization of Turkey local winter sown chickpea (Cicer arietinum L.) populations using principle component analysis. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 6(2), 407-418. doi: 10.46291/ISPECJASvol6iss2id316.

[8] FAOSTAT. (2021). Retrieved from http://www.fao.org/faostat/.

[9] Gediya, L.N., Patel, D.A., Kumar, S., Kumar, D., Parmar, D.J., & Patel, S.S. (2019). Phenotypic variability, path analysis and molecular diversity analysis in chickpea (Cicer arietinum L.). Vegetos, 32(2), 167-180. doi: 10.1007/s42535-019-00020-9.

[10] Houasli, C., Sahri, A., Nsarellah, N., & Idrissi, O. (2021). Chickpea (Cicer arietinum L.) breeding in Morocco: Genetic gain and stability of grain yield and seed size under winter planting conditions. Euphytica, 217, article number 159. doi: 10.1007/s10681-021-02885-x.

[11] Igolkina, A.A., Noujdina, N.V., Vishnyakova, M., Longcore, T., von Wettberg, E., Nuzhdin, S.V., & Samsonova, M.G. (2023). Historical routes for diversification of domesticated chickpea inferred from landrace genomics. Molecular Biology and Evolution, 40(6), article number msad110. doi: 10.1093/molbev/msad110.

[12] Internacional rules for seed testing. (1999). Retrieved from https://www.seedtest.org/en/publications/international-rules-seed-testing.html.

[13] Kaya, M., Kaya, G., Kaya, M.D., Atak, M., Saglam, S., Khawar, K.M., & Ciftci, C.Y. (2008). Interaction between seed size and NaCl on germination and early seedling growth of some Turkish cultivars of chickpea (Cicer arietinum L.). Journal of Zhejiang University Science B, 9, 371-377. doi: 10.1631/jzus.B0720268.

[14] Khanna, A., Raj, K., & Kumar, P. (2022). Effect of weather parameters, host resistance and sowing date on disease severity and temporal dynamics of Fusarium wilt in chickpea (Cicer arietinum L.). Journal of Agrometeorology, 24(1), 60-65. doi: 10.54386/jam.v24i1.1028.

[15] Kivrak, K.G., Eker, T., Sari, H., Sari, D., Akan, K., Aydinoglu, B., Catal, M., & Toker, C. (2020). Integration of extra-large-seeded and double-podded traits in chickpea (Cicer arietinum L.). Agronomy, 10(6), article number 901. doi: 10.3390/agronomy10060901.

[16] Kumar, T., Timbadiya, P.N., Kandoliya, U.K., Parakhia, M.V., & Gajera, H.P. (2023). Assessing the nutritional and antinutritional components of promising kabuli chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. International Journal of Economic Plants, 10(2), 122-126. doi: 10.23910/2/2023.0517.

[17] La, H.V., et al. (2022). Insights into the gene and protein structures of the CaSWEET family members in chickpea (Cicer arietinum), and their gene expression patterns in different organs under various stress and abscisic acid treatments. Gene, 819, article number 146210. doi: 10.1016/j.gene.2022.146210.

[18] Legesse, O., Yegrem, L., Derbie, M., Workineh, A., & Girma, N. (2022). Physical properties and geometric characteristics of promising ethiopian chickpea (Cicer arietinum L.) varieties. Global Journal of Agricultural Research, 10(4), 39-52.

[19] Mathew, S.E., Shakappa, D., & Rengel, Z. (2022). A review of the nutritional and antinutritional constituents of chickpea (Cicer arietinum) and its health benefits. Crop and Pasture Science, 73(4), 401-414 doi: 10.1071/CP21030.

[20] Mazur, V.A., Tkachuk, O.P., Didur, I.M., & Pantsyreva (2021). Peculiarities of technology of cultivation of rare leguminous crops. Vinnytsia: Tvory.

[21] Mehmetoglu, E., Kaymaz, Y., Ates, D., Kahraman, A., & Tanyolac, M.B. (2022). The complete chloroplast genome sequence of Cicer echinospermum, genome organization and comparison with related species. Scientia Horticulturae, 296, article number 110912. doi: 10.1016/j.scienta.2022.110912.

[22] Milan-Noris, A.K., Gutiérrez-Uribe, J.A., Santacruz, A., Serna-Saldívar, S.O., & Martínez-Villaluenga, C. (2018). Peptides and isoflavones in gastrointestinal digests contribute to the anti-inflammatory potential of cooked or germinated desi and kabuli chickpea (Cicer arietinum L.). Food Chemistry, 268, 66-76. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.06.068.

[23] Ministry of agrarian policy and food of Ukraine. (2022). Retrieved from https://minagro.gov.ua/.

[24] Mohanty, J.K., Jha, U.C., Dixit, G.P., & Parida, S.K. (2022). Harnessing the hidden allelic diversity of wild Cicer to accelerate genomics-assisted chickpea crop improvement. Molecular Biology Reports, 49, 4697-5715. doi: 10.1007/s11033-022-07613-9.

[25] Nisa, Z.U., Arif, A., Waheed, M.Q., Shah, T.M., Iqbal, A., Siddiqui, A.J., Choudhary, M.I., El-Seedi, H.R., & Musharraf, S. G. (2020). A comparative metabolomic study on desi and kabuli chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes under rainfed and irrigated field conditions. Scientific Reports, 10, article number 13919. doi: 10.1038/s41598-020-70963-6.

[26] Piergiovanni, A.R. (2022). Ex situ conservation of plant genetic resources: An overview of chickpea (Cicer arietinum L.) and lentil (Lens culinaris medik.) Worldwide collections. Diversity, 14(11), article number 941. doi: 10.3390/d14110941.

[27] Plants of the World Online. (2022). Retrived from https://powo.science.kew.org/.

[28] Rakhmetov, D.B. et al. (2017). Adaptation of introduced plants in Ukraine. Kyiv: Fitosotsiotsentr.

[29] Shcatula Y., & Votyk V. (2020). Ways to increase yield of chickpeas. Agriculture and Forestry, 17, 195-208. doi: 10.37128/2707-5826-2020-2-18.

[30] Soysal, S., & Erman, M. (2020). The effects of microbiological and inorganic fertilizers on the quality characteristics of chickpea (Cicer Arietinum L.) in the ecological conditions of siirt. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 4(4), 923-939. doi: 10.46291/ISPECJASvol4iss4pp921-937.

[31] State register of plant varieties suitable for distribution in Ukraine. (2023). Retrieved from https://minagro.gov.ua/file-storage/reyestr-sortiv-roslin.

[32] Toker, C., Berger, J., Eker, T., Sari, D., Sari, H., Gokturk, R.S., Kahraman, A., Aydin, B., & von Wettberg, E.J. (2021). Cicer turcicum: A new Cicer species and its potential to improve chickpea. Frontiers in Plant Science, 12, article number 662891. doi: 10.3389/fpls.2021.662891.

[33] Tomar, M., Chaplot, P.C., Choudhary, J., Meena, R.H., Patidar, R., & Samota, A.K. (2022). Effect of salicylic acid and biochar on nutrient content and uptake of chickpea (Cicer arietinum L.) under rainfed condition. Biological Forum-An International Journal, 14(3), 613-616.

[34] Upadhyaya, H.D., Kumar, S., Gowda, C.L.L., & Singh, S. (2006). Two major genes for seed size in chickpea (Cicer arietinum L.). Euphytica, 147, 311-315. doi: 10.1007/s10681-005-9013-3.

[35] Zaimenko, N.V., et al. (2022). Fundamental and applied aspects of the introduction and presernation of plants in the M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine. Kyiv: Lira-K.

[36] Zerfu, A., Hailu, F., & Adal, M. (2021). Phenotypic variability and association (among yield components) and yield related trait in Desi type chickpea (Cicer arietinum L.) in Raya Kobo district, Northern Ethiopia. Journal of Agricultural Science and Agrotechnology, 10(1), article number 203.

[37] Zyman, S.M., Mosyakin, S.L., & Hrodzynskyy, D.M. (2012). Illustrated guide to the morphology of flowering plants. Kyiv: Fitosotsiotsentr.