zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2024-93-4-50-59zhros-2763Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙPLANT BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSВлияние гамма-облучения женского гаметофита в кастрированных растениях яровой мягкой пшеницы на разрастание завязей при скрещивании с кукурузойGamma irradiation effect of female gametophyte in emasculated spring bread wheat plants on ovaries’ growth when crossed with maizehttps://orcid.org/0000-0002-7937-3824БондаренкоЕ. В.BondarenkoE. V.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, 

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1.

Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher,

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

bev_1408@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2328-2798ЛапочкинаИ. Ф.LapochkinaI. F.

доктор биологических наук, главный научный сотрудник,  

143026, Московская обл., р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, д. 6

Doctor of Biological Sciences, Main Researcher,

143026, Moscow region, Odintsovsky region, Odintsovsky district, v. of Novoivanovskoe, Agrokhimikov Str., 6.

inna-lapochkina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2633-9251ПишенинИ. А.PisheninI. A.

научный сотрудник, 

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1

Researcher,

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

pishenin.ivan@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-9711-2601МакароваИ. Ю.MakarovaI. Yu.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник,  

143026, Московская обл., р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, д. 6

Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher,

143026, Moscow region, Odintsovsky region, Odintsovsky district, v. of Novoivanovskoe, Agrokhimikov Str., 6.

makarovairinaj@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-7466-5822ЯшинаН. А.YashinaN. A.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник,  

143026, Московская обл., р.п. Новоивановское, ул. Агрохимиков, д. 6

Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher,

143026, Moscow region, Odintsovsky region, Odintsovsky district, v. of Novoivanovskoe, Agrokhimikov Str., 6.

yashina-nat@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0006-1263-9188СмирноваА. С.SmirnovaA. S.

младший научный сотрудник,

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1

Junior Researcher, 

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

sas.smirnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2975-5891КазаковаЕ. А.KazakovaE. A.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher,

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

alvaly@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3670-5876БлиноваЯ. А.BlinovaYa. A.

младший научный сотрудник,

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1

Junior Researcher,

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

yana.manuhina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7908-1928ПразянА. А.PrazyanA. A.

научный сотрудник,

249035, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1

Researcher,

249035, Kaluga region, Obninsk, Kievskoe Sh., 1/1

prazyana@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-2824-6232ВолковаП. Ю.VolkovaP. Yu.

доктор биологических наук, независимый исследователь,

2440, провинция Антрверпен, г. Гел, ул. Бюргстраат, д. 46-3.

Doctor of Biological Sciences, Independent Researcher,

2440, province of Antwerp, Gel, Burgstraat St., 46–3.

volkova.obninsk@gmail.comФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»РоссияFederal State Budgetary Institution “All-Russian Research Institute of Radiology and Agroecology of the National Research Center “Kurchatov Institute”Russian FederationФИЦ «Немчиновка»РоссияFSBSI “Federal Research Center “Nemchinovka” (FRC “Nemchinovka”)Russian Federation2024150920241645059Copyright © Бондаренко Е.В., Лапочкина И.Ф., Пишенин И.А., Макарова И.Ю., Яшина Н.А., Смирнова А.С., Казакова Е.А., Блинова Я.А., Празян А.А., Волкова П.Ю., 20242024Бондаренко Е.В., Лапочкина И.Ф., Пишенин И.А., Макарова И.Ю., Яшина Н.А., Смирнова А.С., Казакова Е.А., Блинова Я.А., Празян А.А., Волкова П.Ю.Bondarenko E.V., Lapochkina I.F., Pishenin I.A., Makarova I.Y., Yashina N.A., Smirnova A.S., Kazakova E.A., Blinova Y.A., Prazyan A.A., Volkova P.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zhros.online/jour/article/view/2763

В течение 5 лет была проведена серия опытов по использованию γ-облучения женского гаметофита яровой мягкой пшеницы перед отдаленной гибридизацией с кукурузой с целью изучения влияния изменяющегося при облучении в различных дозах гормонального фона растений на разрастание завязей после опыления кукурузой. Установлены оптимальные сроки проведения работ по кастрации, облучению и опылению пыльцой кукурузы. Сделан вывод о необходимости проведения таких опытов в контролируемых условиях климокамеры, чтобы избежать дополнительных стрессов в период оплодотворения и развития зародыша. При γ-облучении в диапазоне доз от 3 до 15 Гр отмечены наилучшие результаты разрастания завязей (7,89–11,30 % разросшихся завязей). Установлено изменение уровня различных фитогормонов и возможное влияние этих изменений на завязываемость и рост завязей – потенциальных источников гаплоидных и апомиктично развитых генотипов. Отмечено, что для вариантов с наилучшими показателями разросшихся завязей характерно повышение значений соотношений салициловая кислота / индол-3-уксусная кислота и салициловая кислота / абсцизовая кислота по отношению к этим же значениям до облучения.

Over a period of 5 years, there was conducted a series of trials on the use of γ-irradiation of the female gametophyte of spring common wheat before remote hybridization with maize to study the effect of the phytohormonal changes during irradiation at various doses on ovaries’ growth after pollination with maize. Optimal timing of work on castration, irradiation, and pollination with maize pollen were established. It has been concluded that it is necessary to conduct such experiments in controlled conditions of a climatic chamber to avoid additional stress during fertilization and development of an embryo. The best results in ovaries’ growth were obtained (7.89–11.30 % of developed ovaries) with γ-irradiation in the dose from 3 to 15 Gy. There have been found changes in the level of various phytohormones and the possible influence of these changes on ovaries’ setting and growth, as potential sources of haploid and apomictically developed genotypes. The variants with the best indicators of developed ovaries are characterized by an increase in the ratio values of the salicylic acid/indole-3-acetic acid and salicylic acid/abscisic acid in relation to the same values before irradiation.

мягкая пшеницакукурузагамма-облучениефитогормоныженский гаметофитзавязиcommon wheatmaizegamma irradiationphytohormonesfemale gametophyteovariesЧасть исследований проведена в рамках Государственного задания «Исследования воздействия радиации на процессы жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов на генетическом, молекулярном и клеточном уровне с применением современных методов» (№ 5ф.6.3), НИЦ «Курчатовский институт» – ВНИИРАЭ.ReferencesБитаришвили С. В., Волкова П. Ю., Гераськин С. А. Влияние γ-облучения семян на фитогормональный статус проростков ячменя // Физиология растений. 2018. Т. 65, № 3. С. 223–231. DOI: 10.7868/S0015330318030065Bitarishvili S. V., Volkova P. Yu., Geras'kin S. A. Vliyanie γ-oblucheniya semyan na fitogormonal'nyi status prorostkov yachmenya [Effect of seeds’ γ-irradiation on the phytohormonal status of barley sprouts] // Fiziologiya rastenii. 2018. T. 65, № 3. S. 223–231. DOI: 10.7868/S0015330318030065Воронов С. И., Лапочкина И. Ф., Макарова И. Ю., Яшина Н. А., Пишенин И. А., Бондаренко Е. В., Волкова П. Ю. Использование гамма-облучения женского гаметофита яровой мягкой пшеницы при скрещивании с кукурузой // Достижения и перспективы селекции и технологий возделывания сельскохозяйственных культур: материалы Международной научной конференции, посвященной 140-летию со дня рождения доктора сельскохозяйственных наук, профессора, лауреата Государственной премии, Героя Социалистического Труда Виктора Евграфовича Писарева. М., 2023. Т. 1, С. 68–79.Voronov S. I., Lapochkina I. F., Makarova I. Yu., Yashina N. A., Pishenin I. A., Bondarenko E. V., Volkova P. Yu. Ispol'zovanie gamma-oblucheniya zhenskogo gametofita yarovoi myagkoi pshenitsy pri skreshchivanii s kukuruzoi [Use of gamma irradiation of the female gametophyte of spring common wheat when crossed with maize] // Dostizheniya i perspektivy selektsii i tekhnologii vozdelyvaniya sel'skokhozyaistvennykh kul'tur: materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, posvyashchennoi 140-letiyu so dnya rozhdeniya doktora sel'skokhozyaistvennykh nauk, professora, laureata Gosudarstvennoi premii, Geroya Sotsialisticheskogo Truda Viktora Evgrafovicha Pisareva. M., 2023. T. 1, S. 68–79.Дьячук Т. И., Акинина В. Н., Хомякова О. В., Калашникова Э. В. Отдаленная гибридизация как метод получения гаплоидных растений у злаков // Биотехнология и селекция растений. 2019. № 2(2). С. 44–52. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-2-44-52D'yachuk T. I., Akinina V. N., Khomyakova O. V., Kalashnikova E. V. Otdalennaya gibridizatsiya kak metod polucheniya gaploidnykh rastenii u zlakov [Distant hybridization as a method for developing haploid cereal plants] // Biotekhnologiya i selektsiya rastenii. 2019. № 2(2). S. 44–52. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-2-44-52Colak N., Kurt-Celebi A., Fauzan R., Torun H., Ayaz F.A. The protective effect of exogenous salicylic and gallic acids ameliorates the adverse effects of ionizing radiation stress in wheat seedlings by modulating the antioxidant defence system // Plant Physiol Biochem. 2021. Vol. 168, P. 526–545. DOI: 10.1016/j.plaphy.2021.10.020Colak N., Kurt-Celebi A., Fauzan R., Torun H., Ayaz F.A. The protective effect of exogenous salicylic and gallic acids ameliorates the adverse effects of ionizing radiation stress in wheat seedlings by modulating the antioxidant defence system // Plant Physiol Biochem. 2021. Vol. 168, P. 526–545. DOI: 10.1016/j.plaphy.2021.10.020Dziurka K., Dziurka M., Muszyńska E., Czyczyło-Mysza I., Warchoł M., Juzoń K., Laskoś K., Skrzypek E. Anatomical and hormonal factors determining the development of haploid and zygotic embryos of oat (Avena sativa L.) // Scientific Reports. 2022. Vol. 12(1), Article number: 548. DOI: 10.1038/s41598-021-04522-yDziurka K., Dziurka M., Muszyńska E., Czyczyło-Mysza I., Warchoł M., Juzoń K., Laskoś K., Skrzypek E. Anatomical and hormonal factors determining the development of haploid and zygotic embryos of oat (Avena sativa L.) // Scientific Reports. 2022. Vol. 12(1), Article number: 548. DOI: 10.1038/s41598-021-04522-yDziurka K., Dziurka M., Warchoł M., Czyczyło-Mysza I., Marcińska I., Noga A., Kapłoniak K., Skrzypek E. Endogenous phytohormone profile during oat (Avena sativa L.) haploid embryo development // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2019. Vol. 55(2), P. 221–229. DOI: 10.1007/s11627-019-09967-5Dziurka K., Dziurka M., Warchoł M., Czyczyło-Mysza I., Marcińska I., Noga A., Kapłoniak K., Skrzypek E. Endogenous phytohormone profile during oat (Avena sativa L.) haploid embryo development // In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2019. Vol. 55(2), P. 221–229. DOI: 10.1007/s11627-019-09967-5Jumali S. S., Said I. M., Ismail I., Zainal Z. Genes induced by high concentration of salicylic acid in Mitragyna speciose // Australian Journal of Crop Science. 2011. Vol. 5(3), P. 296–303Jumali S. S., Said I. M., Ismail I., Zainal Z. Genes induced by high concentration of salicylic acid in Mitragyna speciose // Australian Journal of Crop Science. 2011. Vol. 5(3), P. 296–303.Kazan, K. Auxin and the integration of environmental signals into plant root development // Annals of botany. 2013. Vol. 112(9), P. 1655–1665.Kazan, K. Auxin and the integration of environmental signals into plant root development // Annals of botany. 2013. Vol. 112(9), P. 1655–1665.Luo Y., Liu M., Cao J., Cao F., Zhang L. The role of salicylic acid in plant flower development // Forestry Research. 2022. Vol. 2(1), Article number: 14. DOI: 10.48130/FR-2022-0014Luo Y., Liu M., Cao J., Cao F., Zhang L. The role of salicylic acid in plant flower development // Forestry Research. 2022. Vol. 2(1), Article number: 14. DOI: 10.48130/FR-2022-0014Pienaar R. D. V., Niekerk H. V. The effect of gamma-irradiation on wheat gametophytes // Proc. 4th In. Wheat Genetics Symp. Missouri Agr. Exp. Sta., Columbia. Mo. 1973. P. 289–294.Pienaar R. D. V., Niekerk H. V. The effect of gamma-irradiation on wheat gametophytes // Proc. 4th In. Wheat Genetics Symp. Missouri Agr.Exp.Sta., Columbia. Mo. 1973. P. 289–294.Roychoudhury A., Aftab T. Phytohormones, plant growth regulators and signaling molecules: cross-talk and stress responses // Plant Cell Reports. 2021. Vol. 40, Р. 1301–1303. DOI: 10.1007/s00299-021-02755-9Roychoudhury A., Aftab T. Phytohormones, plant growth regulators and signaling molecules: cross-talk and stress responses // Plant Cell Reports. 2021. Vol. 40, Р. 1301–1303. DOI: 10.1007/s00299-021-02755-9Wani S. H., Kumar V., Shriram V., Sah S. K. Phytohormones and their metabolic engineering for abiotic stress tolerance in crop plants // The Crop Journal. 2016. Vol. 4(3), P. 162–176. DOI: 10.1016/j.cj.2016.01.010Wani S. H., Kumar V., Shriram V., Sah S. K. Phytohormones and their metabolic engineering for abiotic stress tolerance in crop plants // The Crop Journal. 2016. Vol. 4(3), P. 162–176. DOI: 10.1016/j.cj.2016.01.010

The authors declare that there are no conflicts of interest present.