Экологический типинг для адаптации ярового ячменя в Северо-Западной Европе

Зерновые культуры, такие как яровой ячмень, очень чувствительны к экстремальным климатическим явлениям, что делает их уязвимыми в условиях изменения климата. Существующая элитная зародышевая плазма имеет ограниченное генетическое разнообразие, что затрудняет селекцию высокоурожайных и устойчивых сортов. Поэтому важно изучить взаимодействие генотипа и окружающей среды (ГЭОС), чтобы выявить факторы, влияющие на урожайность.

Цели исследования

Данное исследование двухрядного ярового ячменя, который является экономически важной культурой с коротким циклом, имело две основные цели:
1. Выявить основные ковариаты окружающей среды (КОС) — климатические переменные, влияющие на генетическую изменчивость урожайности.
2. Охарактеризовать адаптацию генотипов ярового ячменя в европейском регионе, где он выращивается для производства пива.

Методология

Исследование базировалось на данных о 112 элитных генотипах ярового ячменя, протестированных в 121 среде с 2015 по 2022 год. Для анализа использовалась откалиброванная модель CERES-Barley, которая позволила рассчитать 91 значение экологического типа (EC) для каждой среды. Эти значения были проанализированы для оценки их влияния на генотипно-окружающую среду взаимодействия (GEI).

Также была проведена классификация основных факторов GEI на 1450 участках, включая как испытанные, так и неиспытанные поля в пределах производственной зоны.

Результаты

1. Основные климатические факторы:
- Повышенная температура во время удлинения стебля ячменя.
- Интенсивность солнечного излучения и доступность воды во время налива зерна.
- Температурная амплитуда в период цветения.

Эти факторы были определены как ключевые для влияния на генетическую изменчивость урожайности ячменя.

2. Классификация экологических типов (ET):
В ходе анализа были выделены три типа среды в целевой совокупности сред (TPE), которые различались по:
- Пространственному распределению.
- Повторяемости.
- Температуре во время вегетативного роста и доступности воды.

3. Адаптация генотипов:
Генотипы ярового ячменя продемонстрировали либо специфическую адаптацию (приспособленность к одному типу среды), либо широкую адаптацию (к нескольким типам среды). Это позволило получить ценную информацию для характеристики эффективности зародышевой плазмы и оптимизации критериев селекции.

Выводы

Исследование показало, что контроль над факторами генетической изменчивости с помощью экологического типинга (энвиротипирования) повышает предсказуемость полевых испытаний, улучшает интенсивность отбора и способствует генетическому приросту и стабильности урожайности.

Для дальнейшего совершенствования селекционных процессов необходимо интегрировать генетическую чувствительность к факторам изменчивости в методы геномной селекции. Это позволит повысить точность селекции зерновых культур и создать более устойчивые к изменению климата сорта ярового ячменя.

Таким образом, результаты исследования могут быть полезны для селекционеров и агрономов, стремящихся адаптировать яровой ячмень к изменяющимся климатическим условиям и повысить его урожайность.


Исследование:  Field Crops Research