Полегание пшеницы — это явление, при котором растения наклоняются или ложатся на землю, что негативно сказывается на урожайности и качестве зерна. Эта проблема является одной из актуальных для аграриев, особенно в условиях изменяющихся климатических факторов и интенсификации производства. Поэтому селекция на устойчивость к полеганию входит в приоритеты.
Полегание является серьезным препятствием для производства пшеницы, особенно в условиях высокой урожайности, где интенсивное азотное удобрение и орошение, а также дефицит меди в почве, увеличивают риск повреждения стебля.
Полегание снижает фотосинтез листового покрова, нарушает транспорт ассимилятов и часто приводит к снижению урожайности и ухудшению качества зерна. Хотя гены полукарликовости значительно повысили устойчивость к полеганию за счет уменьшения высоты растения, полегание остается распространенным явлением у современных сортов, что указывает на то, что одной лишь уменьшенной высоты недостаточно для обеспечения устойчивости стебля.
Механическая прочность стебля является основным фактором, определяющим устойчивость злаковых к полеганию, и обычно используется в качестве косвенного индикатора восприимчивости к полеганию.
Полегание чаще всего происходит из-за изгиба или поломки базальных междоузлий, что делает их механические свойства критически важными для поддержания прямостоячего роста.
Прочность стебля — это сложный количественный признак, на который влияют многочисленные морфологические и анатомические особенности стебля, включая диаметр стебля, толщину стенки стебля, размер сердцевинной полости и организацию сосудистых пучков.
Взаимосвязь между прочностью стебля и характеристиками базальных междоузлий широко описана в литературе, хотя результаты часто противоречивы.
Устойчивые к полеганию сорта часто имеют более толстые стенки стебля и больший диаметр стебля, в то время как другие исследования сообщают о слабых или зависящих от окружающей среды взаимосвязях между прочностью стебля и устойчивостью к полеганию, причем величина эффекта варьируется в зависимости от условий окружающей среды, стадий развития и генетического фона. Эти расхождения, вероятно, отражают различия в генетическом фоне, стадии развития и условиях окружающей среды, подчеркивая сложность механических характеристик стебля и проблемы, связанные с их генетическим улучшением.
Генетически прочность стебля демонстрирует непрерывную изменчивость и умеренную наследуемость, что согласуется с количественным наследованием, регулируемым множеством локусов с малыми или умеренными эффектами.
Ранние исследования картирования локусов количественных признаков (QTL) выявили геномные регионы, связанные с устойчивостью к полеганию и признаками, связанными со стеблем, часто демонстрируя плейотропные эффекты на архитектуру растения.
Разработка высокоплотных молекулярных маркеров и полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) позволила более детально изучить эти сложные признаки. Недавние анализы GWAS подтверждают, что прочность стебля контролируется множеством локусов, распределенных по всему геному пшеницы, подчеркивая важность точного фенотипирования и надежных статистических моделей для выявления стабильных ассоциаций
Целью данного исследования, выполненного под руководством исследователей Сычуаньского сельскохозяйственного университета, Китай, было изучение генетической основы прочности стебля в первых трех базальных междоузлиях пшеницы.
Используя панель из 224 сортов, ученые измерили прочность междоузлий в двух условиях окружающей среды и провели полногеномное ассоциативное исследование с использованием 269 708 SNP, применяя модель FarmCPU.
Были идентифицированы три стабильных локуса количественных признаков (QTL), связанных с прочностью стебля в междоузлиях: QI1SS.sau.5A, QI2SS.sau.2D и QI2SS.sau.6B в разнообразной панели сортов пшеницы, при этом наблюдались аллель-зависимые эффекты среди образцов.
Среди них QI2SS.sau.2D последовательно повышал прочность стебля во всех трех междоузлиях, объясняя до 10,8% фенотипической дисперсии, без неблагоприятного воздействия на высоту растения или массу тысячи зерен. В отличие от них, два других QTL были связаны с компромиссами, такими как уменьшение высоты растения или массы зерна. Эти результаты показывают полигенную и частично общую для междоузлий генетическую регуляцию прочности стебля.
Локус QI2SS.sau.2D выделен как особенно перспективная, не имеющая недостатков мишень для маркер-ориентированной селекции с целью повышения устойчивости к полеганию при сохранении агрономических показателей, включая высоту растения и массу тысячи зерен.
Источник: Agronomy 2026, doi.org/10.3390/agronomy16040431