Рослинництво та ґрунтознавство

Комбінаційна здатність інбредного матеріалу кукурудзи при селекції на якість зерна

Роман Спряжка, Віталій Жемойда, Олександр Макарчук, Юлія Дмитренко, Богдан Легенький
Завантажити статтю
Анотація

Підбір вихідного матеріалу (інбредних ліній) та оцінка його комбінаційної здатності є ключовим завданням при створенні гібридів кукурудзи. Метою досліджень був підбір вихідного матеріалу для створення гетерозисних гібридів кукурудзи з підвищеними показниками якості зерна та урожайності. У статті представлено результати досліджень 8 ліній селекції кафедри генетики, селекції і насінництва ім. М.О. Зеленського Національного університету біоресурсів і природокористування України (лінії: AK157 та AK159), ліній, отриманих з Національного центру генетичних ресурсів рослин України (лінії: HLG1203, VK19, VK32, AE800, AE746, UHK686, UHK37, CO255, FV243, Q170), а також 4 ліній-тестерів – носіїв мутантних генів структури ендосперму (лінії VK13 та VK69 – носії мутантного гену структури ендосперму wx та лінії AE801 і AE392 – носії мутантного гену структури ендосперму ae). Для визначення комбінаційної здатності було проведено схрещування за методом неповних топкросів, за результатом яких отримано 24 експериментальних гібриди. Польові дослідження проводили у 2020-2021 роках. У статті наведено результати оцінки отриманих комбінацій схрещувань за показниками якості зерна та урожайності. Зокрема, найвищий вміст білка в роки досліджень зафіксовано у комбінації ВК13 × CO255; крохмалю – у комбінацій ВК13 × UHK686 та ВК69 × FV243; олії – АЕ801 × AE746 та АЕ801 × VK19; урожайність – у комбінацій ВК13 × UHK686 та АЕ801 × UHK37. Встановлено ефекти загальної комбінаційної здатності, константи і варіанси специфічної комбінаційної здатності за показниками вмісту у зерні білка, крохмалю, олії та урожайністю. Отримані дані свідчать, що лінії VK19, AE800, CO255, FV243, Q170, ВК13 та АЕ801 мали підвищений вміст білка у зерні; лінії VK19, AE746, UHK686, CO255, ВК13 та АЕ392 – підвищений вміст олії; AK157, UHK37, AE746 були найкращими за урожайністю. За результатами досліджень рекомендовано інбредні лінії для створення гібридів кукурудзи з поліпшеними показниками якості зерна

Ключові слова

джерело ознаки; гетерозис; інбредна лінія; гібрид; топкрос; показники якості

ЦИТУВАТИ
Spriazhka, R., Zhemoida, V., Makarchuk, O., Dmytrenko, Yu., & Lehenkyi, B. (2024). Combining ability of inbred maize lines in breeding for grain quality. Plant and Soil Science, 15(4), 50-63. https://doi.org/10.31548/plant4.2024.50
Використані джерела

[1] Alam, M.A., Ahmed, S., Miah, M.A., Jahan, N., Rahman, M.M., & Islam, M.R. (2024). Unveiling hybrid potential and exploring combining ability for yield and related traits in maize (Zea mays L.) through line × tester mating design. Advances in Modern Agriculture, 5(4), article number 3048. doi: 10.24294/ama3048.

[2] Alam, M.A., Rahman, M., Ahmed, S., Jahan, N., Khan, M.A.A., Islam, M.R., Alsuhaibani, A.M., Gaber, A., & Hossain, A. (2022). Genetic variation and genotype by environment interaction for agronomic traits in maize (Zea mays L.) hybrids. Plants, 11(11), article number 1522. doi: 10.3390/plants11111522.

[3] Ali, M., Kuswanto, K., & Kustanto, H. (2019). Phenomenon of inbreeding depression on maize in perspective of the Quran. AGRIVITA Journal of Agricultural Science, 41(2), 385-393. doi: 10.17503/agrivita.v41i2.2022.

[4] Begna, T. (2021). Combining ability and heterosis in plant improvement. Open Journal of Plant Science, 6(1), 108-117. doi: 10.17352/ojps.000043.

[5] BeMiller, J., & Whistler, R. (2009). Starch: Chemistry and technology (3rd ed.). Cambridge, MA: Academic Press.

[6] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://treaties.un.org/doc/treaties/1992/06/19920605%2008-44%20pm/ch_xxvii_08p.pdf.

[7] Convention on the Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, June). Retrieved from https://cites.org/eng/disc/text.php.

[8] Dokukina, К., Belinskaya, А., Shelyakin, Т., Buriak, L., & Ilchenko, N. (2021). Grain quality of bread spring wheat hybrid lines – descendants of hybrids of synthetics with the variety Kharkivska 26. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 17(3), 58-72. doi: 10.31548/dopovidi2021.03.006.

[9] Gurjar, D., Dubey, R., Kumar, P., & Hazarika, M. (2022). Study on heterosis and combining ability for yield and yield contributing traits in F1 hybrids of maize (Zea mays L.). The Pharma Innovation Journal, 11(2), 1530-1544.

[10] Haydash, O.L. (2016). Assessment of combining ability for grain yield of self-pollinated S5 maize (Zea mays L.) families of mixed germplasm. Plant Varieties Studying and Protection, 1(30), 62-66. doi: 10.21498/2518-1017.1(30).2016.61781.

[11] Karim, A.N.M.S., Ahmed, S., Talukder, Z.A., Alam, M.K., & Billah, M.M. (2022). Combining ability and heterosis study for grain yield and yield contributing traits of maize (Zea mays L.). Bangladesh Journal of Agricultural Research, 47(1), 81-90.

[12] Kustanto, H., & Hendrayana, F. (2023). A study on the specific combining ability in several inbred lines of maize. Planta Tropika, 11(2), 141-149. doi: 10.18196/pt.v11i2.14026.

[13] Kyrychenko, V.B., Gurjeva, I.A., Ryabchoun, V.K., Kuzmyshyna, N.V., Vakulenko, S.N., & Stepanova, V.P. (2009). Descriptor reference book for the Zea mays L. species. Kharkiv: Vydavnytstvo Kharkiv.

[14] Long, Y., Zeng, Y., Liu, X., & Yang, Y. (2024). Multivariate analysis of grain yield and main agronomic traits in different maize hybrids grown in mountainous areas. Agriculture, 14(10), article number 1703. doi: 10.3390/agriculture14101703.

[15] Makarchuk, О., & Zhemoida, V. (2009). The peculiarities of utilizing testers different genetical structure for breeding precocious corn hybrids (Zea mays L.). Plant Varieties Studying and Protection, 1(9), 62-71. doi: 10.21498/2518-1017.1(9).2009.66284.

[16] Matin, M.Q.I., Rasul, M.G., Islam, A.K.M.A., Mian, M.A.K., Ivy, N.A., & Ahmed, J.U. (2017). Combining ability and heterosis in maize (Zea mays L.). American Journal of BioScience, 4(6), 84-90. doi: 10.11648/j.ajbio.20160406.12.

[17] Meteopost. (n.d.). Retrieved from https://meteopost.com/.

[18] Mingramm, G.Y., Mohd, K.S., Khandaker, M.M., Chua, K.A., & Fatihah, H.N.N. (2024). Combining ability for grain yield and nutritional quality of maize grown in Malaysia: A review. SABRAO Journal of Breeding & Genetics, 56(2), 534-546. doi: 10.54910/sabrao2024.56.2.7.

[19] Mogesse, W., Zelleke, H., & Nigussie, M. (2020). General and specific combing ability of maize (Zea mays L.) inbred line for grain yield and yield related traits using 8×8 diallel crosses. American Journal of BioScience, 8(3), 45-56. doi: 10.11648/j.ajbio.20200803.11.

[20] Murtadha, M.A., Ariyo, O.J., & Alghamdi, S.S. (2018). Analysis of combining ability over environments in diallel crosses of maize (Zea mays). Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 17(1), 69-78. doi: 10.1016/j.jssas.2016.01.004.

[21] Oluwaseun, O., Badu-Apraku, B., Adebayo, M., & Abubakar, A.M. (2022). Combining ability and performance of extra-early maturing provitamin a maize inbreds and derived hybrids in multiple environments. Plants, 11(7), article number 964. doi: 10.3390/plants11070964.

[22] Ridey, N.M., Tonkha, O.L., Strokal, V.P., Shofolov, D.L., & Horbatenko, A.A. (2009). Comprehensive agroecological assessment of lands of the NULES of Ukraine. Part 2: Agronomic research station. Kherson: Oldi-plus.

[23] Shah, L., Rahman, H.U., Ali, A., Bazai, N.A., & Tahir, M. (2015). Combining ability estimates from line x tester mating design in maize (Zea mays L.). Academic Research Journal of Agricultural Science and Research, 3(4), 71-75. doi: 10.14662/ARJASR2015.006.

[24] Sprague, G.F., & Tatum, L.A. (1942). General vs specific combining ability in single crosses of corn. Agronomy, 34(10), 923-932. doi: 10.2134/agronj1942.00021962003400100008x.

[25] Spriazhka, R.O., Zhemoida, V.L., Makarchuk, O.S., Dmytrenko, Y.M., & Bahatchenko, V.V. (2022). Selection value of initial material according to the main biochemical parameters of grain in new maize hybrids creation. Agronomy Research, 20(1), 1151-1162. doi: 10.15159/AR.22.037.

[26] Sych, Z.D., Zhemoida, V.L., & Sydorka I.V. (2004). Study of combining ability in the selection of heterotic hybrids by the method of incomplete topcrosses: Methodological instructions. Kyiv: NAU.

[27] Tkachyk, S.O. (2016). Methods of qualification examination of plant varieties for suitability for distribution in Ukraine. Methods for determining the quality of crop products. Vinnytsia: D.Yu. Korzun.

[28] Tymchuk, D.S., Potapenko, G.S., & Tymchuk, N.F. (2020). Genetic diversity of maize and modern approaches to its systematization. Biodiversity, Ecology and Experimental Biology, 21, 46-54. doi: 10.34142/2708-583X.2019.21.06.

[29] Vasal, S.K. (1998). Hybrid maize technology: Challenges and expanding possibilities for research in the next century. In S.K. Vasal, C.F. Gonzalez & F. Xingming (Eds.), Proceedings of 7th Asian regional maize workshop (pp. 58-62). Philippines, Los Baños: Philippine Council for Agriculture and Resources Research and Development.

[30] Yu, X., Yu, H., Zhang, J., Shao, S., Xiong, F., & Wang, Z. (2015). Endosperm structure and physicochemical properties of starches from normal, waxy, and super-sweet maize. International Journal of Food Properties, 18(12), 2825-2839. doi: 10.1080/10942912.2015.1015732.