Вплив стійкості до низьких температур на параметри екологічної пластичності пшениці м’якої озимої в контексті змін клімату

Автор(и)

  • Andrii Yarosh Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН, Національний центр генетичних ресурсів рослин України, м. Харків https://orcid.org/0000-0002-6009-4139
  • Nataliia Riabchun Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН, Національний центр генетичних ресурсів рослин України, м. Харків https://orcid.org/0000-0002-3112-2284
  • Viktor Riabchun Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН, Національний центр генетичних ресурсів рослин України, м. Харків https://orcid.org/0000-0002-1855-5114
  • Nataliia Kuzmyshyna Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН, Національний центр генетичних ресурсів рослин України, м. Харків https://orcid.org/0000-0001-8046-1760
  • Olha Solonechna Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН, Національний центр генетичних ресурсів рослин України, м. Харків https://orcid.org/0000-0003-1525-9501

DOI:

https://doi.org/10.15407/cryo35.03.138

Ключові слова:

морозостійкість, генотиповий ефект, адаптивний потенціал, стресостійкість, пшениця м’яка озима

Анотація

У роботі досліджено вплив стійкості до низьких температур на показники екологічної пластичності пшениці м’якої озимої як одного із лімітуючих факторів гомеостазу сільськогосподарських культур, що зумовлено викликами сьогодення в умовах глобального потепління. Визначено, що серед диференційованих сортів пшениці м’якої озимої за стійкістю до гіпотермії частка генотипів з найвищою екологічною пластичністю за врожайністю становила 19,0 %. При цьому генотипи з найвищим генетичним потенціалом адаптивності за найменшою сумою рангів (сума рангів 2) генотипового ефекту та коефіцієнтом регресії (Октава одеська, Понтійка, Zamolxe та NE 10507) формували врожайність 128–148 % відносно стандартних значень. Встановлено, що у сортів пшениці м’якої озимої існують помірна негативна кореляція між стійкістю до підмерзання листя у ранньовесняний період та сумою рангів генотипового ефекту і ступенем пластичності врожайності (r = –0,42, P < 0,05) та помірна позитивна кореляція між стійкістю до критичних температур вимерзання та сумою рангів генотипового ефекту і ступенем пластичності врожайності (r = 0,41, P < 0,05). Виділені генотипи пшениці м’якої озимої з високим генетичним потенціалом екологічної пластичності є цінним вихідним матеріалом для створення нових сортів, адаптованих до кліматичних змін сьогодення.

Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(3): 138—148

Посилання

Bondarenko MK, Nazarenko MM. [French breeding wheat varieties adaptabiliy for the Ukrainian north steppe conditions]. Agrology. 2020; 3(4): 193-8. Ukrainian. CrossRef

Chaddock RE. Exercises in statistical methods. Houghton: Houghton Mifflin; 1952. 166 p.

Chaudhry S, Sidhu GPS. Climate change regulated abiotic stress mechanisms in plants: a comprehensive review. Plant Cell Rep. 2022; 41(1): 1-31. CrossRef

Chervenkov H, Slavov K. Inter-annual variability and trends of the frost-free season characteristics over central and southeast Europe in 1950-2019. J Cent Eur Agric. 2022; 23(1): 154-64. CrossRef

Dong J, Lu H, Wang Y, et al. Evaluation of winter wheat yield based on light use efficiency model and wheat variety data. ISPRS J Photogramm Remote Sens. 2020; 160: 18-32. CrossRef

DSTU 4749:2007 [Winter wheat. Method for determining the frost resistance of varieties]. [Valid from 2009-01-01] Kyiv: Derzhspozhivstandard of Ukraine; 2008. 8 p. Ukrainian. (State standard of Ukraine)

Ferrante A, Cossani CM, Able JA, et al. Yield response to frost in a set of historic wheat varieties. Field Crops Res [Internet]. 2024 Apr 15 [cited 2025 Apr 28]; 310: 109336. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429024000893 CrossRef

Gangola MP, Ramadoss BR. Biochemical, physiological and molecular avenues for combating abiotic stress tolerance in plants. In: Wani SH, editor. Sugars play a critical role in abiotic stress tolerance in plants. London: Academic Press; 2018. p. 17-38. CrossRef

Guo X, Liu D, Chong K. Cold signaling in plants: Insights into mechanisms and regulation. J Integr Plant Biol. 2018; 60(9): 745-56. CrossRef

Hasanuzzaman M, Bhuyan MHM, Zulfiqar F, et al. Reactive oxygen species and antioxidant defense in plants under abiotic stress: revisiting the crucial role of a universal defense regulator. Antioxidants [Internet]. 2020 Jul 29 [cited 2025 Apr 28]; 9(8): 681. Available from: https://www.mdpi.com/2076-3921/9/8/681 CrossRef

Hassan MA, Xiang C, Farooq M, et al. Cold stress in wheat: plant acclimation responses and management strategies. Front Plant Sci [Internet]. 2021 Jul 08 [cited 2025 Apr 28]; 12: 676884. Available from: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2021.676884/full CrossRef

Hosseinifard M, Stefaniak S, Ghorbani Javid M, et al. Contribution of exogenous proline to abiotic stresses tolerance in plants: a review. Int J Mol Sci [Internet]. 2022 May 06 [cited 2025 Apr 28]; 23(9): 5186. Available from: https://www.mdpi.com/1422-0067/23/9/5186 CrossRef

Hurev BP, Litun PP, Hureva IA. [Methodological recommendations on ecological variety testing of maize]. Kharkiv: UNIIRSiH; 1981. 31 p. Ukrainian.

Kernasyuk Yu. Global climate crisis and its impact on the development of the agricultural sector of the Ukrainian economy. Ekonomika APK. 2021; 28(9): 91-101. CrossRef

Khomenko L. Creation of winter wheat source material with increased adaptive potential to adverse environmental conditions. EUREKA: Life Sciences. 2021; (6): 25-33. CrossRef

Kolupaev YuE, Horielova EI, Yastreb TO, et al. State of antioxidant system in triticale seedlings at cold hardening of varieties of different frost resistance. Cereal Res Commun. 2020; 48(2): 165-71. CrossRef

Kyrylenko VV, Humeniuk OV, Derhachov OL, et al. [Methods to improve frost resistance of winter wheat (Triticum aestivum L.) in conditions of Forest-steppe of Ukraine]. Factors in experimental evolution of organisms. 2015; 16: 120-4. Ukrainian.

Langridge P, Reynolds M. Breeding for drought and heat tolerance in wheat. Theor Appl Genet. 2021; 134: 1753-69. CrossRef

Lenoir A, Slafer GA, Siah A, et al. Plasticity of wheat yield components in response to N fertilization. Eur J Agron [Internet]. 2023 Aug 12 [cited 2025 Apr 28]; 150: 126933. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1161030123002010 CrossRef

Lyfenko SP, Nakonechnyi MIu, Narhan TP. [Peculiarities of the selection of soft winter steppe ecotype wheat varieties in connection with climate change in the conditions of southern Ukraine]. Bulletin of Agricultural Science. 2021; 99(3): 53-62. Ukrainian. CrossRef

Maior PS. [Interrelation between free proline, soluble sugars and dry matter contents in plants of winter wheat during fall-winter period]. Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants. 2010; 42(4): 298-305. Ukrainian.

Makaova BYe, Tyshchenko VM. Analysis of physiological mechanisms of adaptation and resistance of winter wheat accessions of different geographical origins. Plant Breeding and Seed Production. 2023; (123): 108-19. CrossRef

Morgun VV, Major PS. [Winter and frost resistance of winter cereals]. In: Morgun VV, editor. Plant physiology: problems and prospects for development. Kyiv: Logos; 2009. Vol. 2. p. 105-65. Ukrainian.

Pirych AV, Yurchenko TV, Hudzenko VM, et al. Features of modern winter wheat varieties in terms of winter hardiness components under conditions of Ukrainian forest-steppe. Regul. Mech. Biosyst. 2021; 12(1): 153-9. CrossRef

Romanenko KO, Babenko LM, Smirnov OE, et al. Antioxidant protection system and photosynthetic pigment composition in Secale cereale subjected to short-term temperature stresses. Open Agric. J [Internet]. 2022 Sep 22 [cited 2025 Apr 28]; 16(1): e187433152206273. Available from: https://openagriculturejournal.com/VOLUME/16/ELOCATOR/e187433152206273/ CrossRef

Rousi E, Kornhuber K, Beobide-Arsuaga G, et al. Accelerated western European heatwave trends linked to more-persistent double jets over Eurasia. Nat Commun. [Internet]. 2022 Jul 04 [cited 2025 Apr 28]; 13(1): 3851. Available from: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31432-y CrossRef

Samoilyk MO, Ustynova HL, Lozinskyi MV, et al. [Assessment of yield and adaptive properties of new varieties of soft winter wheat]. Bulletin of Agricultural Science. 2023; 101(2): 53-62. Ukrainian. CrossRef

Shevchenko OV [The impact of climate change on agricultural land use in Ukraіne.] Zbalansovane prirodokoristuvannâ. 2023; (4): 108-14. Ukrainian. CrossRef

Tkachyk SO, editor [Methodology for examination of plant varieties of the cereal, grain and leguminous group for suitability for distribution in Ukraine]. Vinnytsia: Korzun DYu; 2016. 82 p. Ukrainian.

Turk H, Genisel M. Melatonin-related mitochondrial respiration responses are associated with growth promotion and cold tolerance in plants. Cryobiology. 2020; 92: 76-85. CrossRef

Wu Y, Liu B, Gong Z, et al. Predicting yield loss in winter wheat due to frost damage during stem elongation in the central area of Huang-huai plain in China. Field Crops Res [Internet]. 2022 Feb 01 [cited 2025 Apr 28]; 276: 108399. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429021003452 CrossRef

Yarosh A., Kucherenko, Ye, Barylko M, et al. Ecological plasticity of soft winter wheat varieties and resistance to snow mould pathogen (Microdochium nivale (Fr.) Samuels & I.C. Hallett). Sci Horiz. 2024; 27(10): 31-42. CrossRef

Yarosh AV, Kucherenko YeYu, Riabchun VK, et al. Environmental plasticity of short-stemmed winter bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars and resistance to yellow leaf blotch (Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler) and brown (leaf) rust (Puccinia recondita f. sp. tritici Rob. et Desm.). The Journal of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series "Biology". 2024; 43: 33-43. CrossRef

Yurchenko TV, Pykalo SV, Kharchenko MV. [Frost resistance of newly created soft winter wheat varieties of Myronivka breeding under different hardening conditions]. Bulletin of Agricultural Science. 2023; 101 (11): 35-43. Ukrainian. CrossRef

Zhang H, Liu L, Wang Z, et al. Induction of low temperature tolerance in wheat by pre-soaking and parental treatment with melatonin. Molecules [Internet]. 2021 Feb 23 [cited 2025 Apr 28]; 26(4): 1192. Available from: https://www.mdpi.com/1420-3049/26/4/1192 CrossRef

Downloads

Опубліковано

2025-12-09

Як цитувати

Yarosh, A., Riabchun, N., Riabchun, V., Kuzmyshyna, N., & Solonechna, O. (2025). Вплив стійкості до низьких температур на параметри екологічної пластичності пшениці м’якої озимої в контексті змін клімату. Проблеми кріобіології і кріомедицини, 35(3), 138—148. https://doi.org/10.15407/cryo35.03.138

Номер

Том 35 № 3 (2025): Probl Cryobiol Cryomed

Розділ

Теоретична та експериментальна кріобіологія

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.


Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).