Search

Selection for pre-harvest sprouting (PHS) resistance in wheat is often costly and time- consuming, especially in early segregating generations when a large number of lines are phenotyped. The objective of this study was to evaluate the phenotypic variation in PHS resistance of 200 winter wheat cultivars adapted to growing conditions in SE Europe and to investigate the allelic impact of 38 KASP (SNP) markers on their PHS resistance. Cultivars were examined for their PHS phenotype based on germination index (GI) in four environments. The combined ANOVA across environments revealed that genetic (G), environmental (E), and G × E interaction variance accounted for 46, 22, and 27% of the total phenotypic variance, respectively, with an estimated broad-sense heritability of 0.86. After excluding markers with an extremely high rate of missing data and those that are monomorphic, a total of 21 polymorphic SNP markers were analyzed for their effects on GI, considering only homozygous genotypes that have either a tolerant or a susceptible allele. Analysis of variance across environments revealed that GI was significantly affected by environment (E) for 21 markers, genotype of the marker (G) for 12 markers, and G × E interaction for eight markers. Of the 12 markers that showed a significant genotypic effect on GI, two were from chromosome 3A, two from 3B, six from 4A, and one each from chromosomes 5A and 7B. The functional marker TaMKK3, developed from sequence polymorphisms in allelic variants of the mitogen-activated protein kinase kinase 3 (MKK3) gene on chromosome 4A, showed the greatest impact on PHS resistance. The results of the present study may be useful in the selection of markers for marker-assisted selection for PHS resistance in wheat.

Priježetveno proklijavanje (PHS) je jedan od najznačanijih abiotičkih stresova, koji u određenim vegetacijskim godinama uzrokuje značajno smanjenje kvalitete zrna pšenice. U Hrvatskoj PHS nije redovita pojava, zbog čega izostaje selekcijski pritisak te su oplemenjivači upućeni na provođenje laboratorijskih testova klijavosti, koji su zahtjevni i teško ih je provesti u kratkom vremenu. Upravo zbog toga testiranje velikog broja oplemenjivačkih linija KASP biljezima se nameće kao praktično rješenje. U ovom istraživanju smo validirali učinak 40 kompetitivnih alel specifičnih (KASP) biljega na panelu od 178 genotipova ozime pšenice da bi se procijenila njihova povezanost s dormatnošću sjemena kao glavnom komponentom otpornosti na PHS. Dormatnost sjemena je izražena ponderiranim indeksom klijanja (WGI), a KASP biljezi su izabrani na temelju prethodno publiciranih radova, koji su ih povezali s dormatnošću sjemena. Kombinirana analiza varijance kroz godine je otkrila signifikantan učinak genotipa (G), okoline (O), te interakcije GxO za WGI. Od 40 korištenih biljega, 12 je pokazivalo signifikatnu povezanost s dormatnošću sjemena, dok je ostalih 28 odbačeno zbog toga što su bili monomorfni, prekomjerno heterozigotni ili nisu bili čitljivi. U radu je diskutirana mogućnost primjene ovih markera u oplemenjivačkim programima pšenice.

Dormantnost zrna (DZ) glavna je komponenta tolerantnosti na prije-žetveno proklijavanje (PŽP), koje uzrokuje degradaciju proteina i škroba u endospermu pšenice. Veća tolerantnost na PŽP povezana je i sa sintezom apscizinske kiseline (AK) ili odgovorom na AK koja inducira dormantnost zrna. Cilj ovog istraživanja bio je utvrditi varijabilnost DZ unutar sortne kolekcije sačinjene od dvjesto deset europskih sorti ozime pšenice, koja se uzgajala dvije uzastopne vegetacijske godine na lokaciji Zagreb, Hrvatska. DZ je mjerena primjenom testova klijanja provedenih na 20 ° C u tami s tri različita tretmana: cijela zrna u vodi (T1), embrij u vodi (T2) i embrij u otopini 20mM AK (T3). Proklijala zrna/embrij su brojani treći i šesti dan nakon postavljanja pokusa, a dormantnost je izražena indeksom klijanja (GI). Analiza varijance otkrila je značajne učinke godine (Y), genotipa (G), tretmana (T), kao i Y × G, Y × T, G × T i Y × T × G interakcija. Utvrđen je visok stupanj varijabilnosti između genotipova za DZ mjerenu s T1 i T3, pri čemu se GI kretao od 0, 015 do 0, 990, odnosno od 0, 003 do 0, 981, dok je za T2 utvrđena niža razina varijabilnosti između genotipova pri čemu se GI kretao u rasponu od 0, 402 do 1. Heritabilnost za T1, T2 i T3 bila je 0, 62, 0, 42, odnosno 0, 61. Koeficijent korelacije između tretmana T1 i T2, te T2 i T3 iznosio je 0, 55, dok je između T1 i T3 koeficijent korelacije iznosio 0, 68.

Fuzarijski palež klasa (FHB) smanjuje urod i kvalitetu zrna pšenice. Fusarium vrste proizvode i mikotoksine od kojih su najzastupljeniji deoksinivalenol (DON) i zearalenon (ZEN). Istraživanje je provedeno na osam genotipova ozime pšenice i njihovih 28 F1 križanaca dobivenih prema shemi dialelnog križanja bez reciproka u uvjetima umjetne inokulacije gljivom vrste Fusarium graminearum tijekom tri godine. Intenzitet zaraze genotipova ocijenjen je putem vizualne ocjene postotka površine klasa zaražene s FHB (VRI) i postotka fuzariumom zaraženih zrna (FDK), a na uzorcima brašna je provedena analiza sadržaja mikotoksina DON-a i ZEN-a pomoću HPLC-MS/MS multianalitičke metode. Utvrđeni su signifikantni učinci genotipa i godine na sadržaj DON-a i ZEN-a, dok interakcija godina × genotip za sadržaj ova dva mikotoksina nije bila signifikantna. Sadržaj DON-a varirao je od 222 do 16042 μg/kg, a sadržaj ZEN-a od 0, 1 do 273, 4 μg/kg, ovisno o genotipu i godini. Utvrđena je visoka pozitivna korelacija između VRI i FDK (r=0, 93), kao i visoke korelacije između VRI i sadržaja DON-a (r=0, 91) te VRI i sadržaja ZEN-a (r=0, 91). Korelacije između FDK i sadržaja DON-a (r=0, 96) te FDK i sadržaja ZEN-a (r=0, 91) su također bile visoke kao i korelacija između sadržaja DON-a i sadržaja ZEN-a (r=0, 86). Visoke pozitivne korelacije utvrđene između navedenih svojstava pružaju nam mogućnost da praćenjem jednog svojstva možemo pouzdano predvidjeti ekspresiju drugog svojstva povezanog s otpornosti na FHB.

Nitrogen use efficiency (NUE) in wheat presents one of the most important agro-ecological concerns that affects our environment and levels of grain yield as well as bread-making quality resulting in possible economic gains or losses for both farmers and millers. Having cultivars with high NUE is therefore a desirable trait of a cultivar when prices of nitrogen inputs and environmental risks are rising. NUE by its nature is known to be associated with various genetic, physiological, morphological and developmental characteristics of wheat plant. The objective of this study was to assess and characterize the components of variation controlled by genotype (G), environment (E) and G × E interaction and relationship among analysed traits. In the present study, we tested 48 winter wheat cultivars from different breeding programs in region in a replicated field trials at three locations (Osijek, Poreč and Zagreb), Croatia in 2016/2017 and 2017/2018 year at two nitrogen levels applied in top-dressing (0 and 100 kg of N/ha). For grain yield and grain protein content all sources of variation were significant except for Genotype × N level with almost undetectable contribution. Other contributions were estimated 4.29 % for ENV × NLEV (Environment × N level), 18.6 % for GEN (genotype) effects, 5.28 % for GEN × ENV (genotype × environment effects) and 55.73 % for ENV (environmental effects). In similar way, for grain protein content (GPC) contribution from these sources of variation were: 10.66 % for ENV × NLEV, 33.47 % for GEN, 7.29 % for GEN × ENV and 38.27 % for ENV. For NUE and its components nitrogen uptake efficiency (NUPE) and nitrogen utilization efficiency (NUTE), among different sources of variation, the most important were the effects of ENV (NUE-38.04 %, NUPE-60.60 % and NUTE- 45.89 %), ENV × NLEV effects (NUE-32.07 %, NUPE-24.27 % and NUTE-8.78 %), GEN effects ((NUE-11.87 %, NUPE-2.52 % and NUTE-23.56 %). Less pronounced effects were found GEN × ENV (NUE-3.82 %, NUPE-1.77 % and NUTE-6.97 %) and Genotype × NLEV (NUE-3.67 %, NUPE-0 % and NUTE- 0.29 NS %). Significant phenotypic correlations were found between grain yield with NUTE (rP=0.32*) and GPC (rP= -0.30*), GPC and NUPE (rP=0.45***) and between NUTE (rP=-0.39*) with NUPE (rP=0.59***) and NUTE (rP=0.50***). Estimated genetic correlations between two N levels were for grain yield (rG=1.04±0.02), GPC (rG=0.99±0.01), NUE (rG=0.99±0.01), NUPE (rG=1.32±0.21) and NUTE (rG=1.01±0.021).

Informacija o ponašanju genotipova pšenice pri različitim razinama dušika (N) može pomoći u identifikaciji genotipova bolje prilagođenih niskim razinama N. Cilj rada bio je usporediti učinkovitost selekcije kod niske i visoke razine N kako bi se poboljšao prinos zrna pšenice u okolinama s niskim N. Šezdeset četiri genotipa ozime pšenice uzgajana su dvije godine na tri lokacije u Hrvatskoj pri dvije N razine (niski N i visoki N) dajući ukupno 12 N-okolina (godina × lokacija × razina dušika). Analiza varijance je pokazala značajne učinke genotipa, N-okolina i interakcije genotip × N-okolina na prinos zrna. Procjena heritabilnosti za prinos zrna kroz okoline bila je neznatno veća za niski N (0.79) nego za visoki N (0.72) i kretala se u rasponu od 0.42 do 0.89 u okolinama s niskim N te od 0.62 do 0.89 u okolinama s visokim N. Genetske korelacije između 12 N-okolina za prinos zrna bile su u rasponu od 0.31 do 0.99. Relativna učinkovitost indirektne selekcije spram direktne selekcije za svaki par okolina kretala se u rasponu od 0.27 do 1.45. Međutim, od 132 procjene relativne učinkovitosti indirektne selekcije spram direktne selekcije, 121 procjena bila je ispod 1.0, što ukazuje da je indirektna selekcija u većini slučajeva bila manje učinkovita od direktne selekcije. Rezultati ovoga rada ukazuju na potrebu uključivanja selekcijskih okolina s niskom razinom N u programe oplemenjivanja koji su usmjereni na okoline s niskom razinom N kako bi se maksimizirao odgovor na selekciju.

Pre-harvest sprouting (PHS) in wheat can cause a reduction in grain yield, test weight and grain quality. The level of seed dormancy at harvest maturity is the main component of PHS resistance in wheat. In the present study, recombinant inbred line (RIL) mapping population developed by single seed descent from the cross ‘Bezostaja 1’ (weak PHS resistance, non-dormant) × ‘Klara’ (high PHS resistance, dormant) was used to analyse seed dormancy. The RIL population and parental genotypes were grown in replicated trials in two different environments. The genetic and the genotype × environment component of variance accounted for 71 and 20% of the phenotypic variance for seed dormancy, respectively. The estimated heritability of the trait was 0.85. In the RIL population, transgressive segregation was observed mostly in the direction of low seed dormancy, while only a few lines had more pronounced seed dormancy than the dormant parent ‘Klara’. A genetic map has been developed based on the RIL population while QTL analysis using composite interval mapping (CIM) and multiple interval mapping (MIM) allowed the identification of putative quantitative trait loci (QTLs) controlling seed dormancy.

Cilj ovog rada je bio procijeniti otpornost osam genotipova pšenice i njihovih F1 križanaca na fuzarijsku palež klasa. Stupanj zaraženosti klasa i zrna ocijenjen je kod 28 F1 križanaca i 8 roditelja uzgajanih 2013./2014. godine, na pokusnom polju Bc instituta d.d. Zagreb u uvjetima umjetne infekcije inokulumom Fusarium graminearum Schwabe i u prirodnim uvjetima. Sorta 20812.2.8 se pokazala kao najotpornija po vrijednostima vizualne ocjene (VRI) kako u uvjetima umjetne infekcije, tako i u prirodnim uvjetima. Najotpornijim se prema vrijednostima vizualne ocjene u uvjetima umjetne infekcije i u prirodnim uvjetima pokazao križanac sorti 20812.2.8 x Fr1E1_4. Sorta 20812.2.8 se pokazala kao najotpornija prema rezultatima Fusariumom zaraženih zrna (FDK). U uvjetima umjetne infekcije FDK je iznosio 0, 63, što je znatno manje nego što pokazali rezultati najneotpornije sorte Marina 44, 79. I u prirodnim uvjetima sorta 20812.2.8 je imala najpovoljniji FDK. Najbolji križanac prema postotku fuzariumom zaraženih zrna u uvjetima umjetne infekcije, bio je križanac sorti 20812.2.8 i Fr1E1_4, koji je imao ocjenu 1, 48, dok su u prirodnim uvjetima povoljnu ocjenu imali križanci: 6121/09 x Tina, Bc Renata x Tina, Lela x Bc Renata. Najbolju opću kombinacijsku sposobnost (GCA) za VRI je pokazala sorta 20812.2.8, u uvjetima umjetne infekcije. Najbolju GCA za FDK u uvjetima umjetne infekcije je imala sorta 20812.2.8, dok je u prirodnim uvjetima najbolji GCA imala sorta Bc Renata. Najbolje specifične kombinacijske sposobnosti (SCA) za VRI u uvjetima umjetne infekcije je imao križanac 20812.2.8 x Golubica a za VRI u prirodnim uvjetima križanac Fr1E1_4 x Marina te križanac 20812.2.8 x Marina. Najbolja SCA za FDK u uvjetima umjetne infekcije imao je križanac 20812.2.8 x Marina, a u prirodnim uvjetima križanac Lela x Marina (-0, 42).