zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2025-96-1-15-25zhros-2966Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙPLANT BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSПоказатели флуоресценции хлорофилла – эффективный параметр для изучения устойчивости ярового ячменя к абиотическим факторамChlorophyll fluorescence indices as an effective parameter to study spring barley resistance to abiotic factorshttps://orcid.org/0000-0001-6069-0400ГринбергМ. А.GrinbergМ. A.

кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории  радиобиологии

Нижегородская обл., г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23

Candidate of Biological Sciences, junior researcher of the laboratory for radiobiology

603022, Nizhny Novgorod region, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 23

mag1355@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6570-4303ДонцоваА. А.DontsovaA. A.

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела  селекции и семеноводства ячменя

Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3

Candidate of Agricultural Sciences, leading researcher of the department  of barley breeding and seed production

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3

doncova601@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0003-4654-2999НемцоваЮ. А.NemtsovaYu. A.

лаборант кафедры биофизики

Нижегородская обл., г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23

laboratory assistant of the department of biophysics

603022, Nizhny Novgorod region, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 23

julnemtcova@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0008-0982-6761ИвановаА. В.IvanovaA. V.

лаборант кафедры биофизики

Нижегородская обл., г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23

laboratory assistant of the department of biophysics

603022, Nizhny Novgorod region, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 23

ПироговаП. А.PirogovaP. A.

лаборант кафедры биофизики

Нижегородская обл., г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23

laboratory assistant of the department of biophysics

603022, Nizhny Novgorod region, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 23

https://orcid.org/0000-0001-9253-3864ДонцовД. П.DontsovD. P.

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела  селекции и семеноводства ячменя

Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3

Candidate of Agricultural Sciences, leading researcher of the department  of barley breeding and seed production

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3

https://orcid.org/0000-0002-6413-9699БондаренкоВ. С.BondarenkoV. S.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела  радиационных и генетических технологий в растениеводстве

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

Candidate of Biological Sciences, leading researcher of the department  of radiation and genetic technologies in plant breeding

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

bvs79@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3726-5577ВоденеевВ. А.VodeneevV. A.

доктор биологических наук, доцент, заведующий кафедрой биофизики

Нижегородская обл., г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23

Doctor of Biological Sciences, docent, head of the department of biophysics

 

v.vodeneev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7937-3824БондаренкоЕ. В.BondarenkoE. V.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела  радиационных и генетических технологий в растениеводстве

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

Candidate of Biological Sciences, leading researcher of the department  of radiation and genetic technologies in plant breeding

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

bev_1408@mail.ruФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»РоссияFSAEI HE “National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky”Russian FederationФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»РоссияFSBSI Agricultural Research Center “Donskoy”Russian FederationФГБУ «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 Federation2025030320251711525Copyright © Гринберг М.А., Донцова А.А., Немцова Ю.А., Иванова А.В., Пирогова П.А., Донцов Д.П., Бондаренко В.С., Воденеев В.А., Бондаренко Е.В., 20252025Гринберг М.А., Донцова А.А., Немцова Ю.А., Иванова А.В., Пирогова П.А., Донцов Д.П., Бондаренко В.С., Воденеев В.А., Бондаренко Е.В.Grinberg М.A., Dontsova A.A., Nemtsova Y.A., Ivanova A.V., Pirogova P.A., Dontsov D.P., Bondarenko V.S., Vodeneev V.A., Bondarenko E.V.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/2966

Растущая потребность в увеличении производства сельскохозяйственной продукции в изменяющихся климатических условиях обуславливает необходимость ускорения работ по созданию новых стрессоустойчивых сортов. Полученные в результате селекции линии нуждаются в быстрой и качественной оценке на устойчивость к различным воздействиям. В связи с высокой степенью сопряжения между активностью фотосинтетического аппарата и растения в целом эффективность фотосинтеза является одним из наиболее показательных параметров, отражающих состояние растения. Ранее было показано, что параметры флуоресценции хлорофилла могут быть эффективно использованы для скрининга устойчивости новых линий ячменя к засухе. Цель настоящей работы заключалась в тестировании новых линий ячменя к засухе и солевому стрессу в контролируемых условиях на основе параметров фотосинтеза на ранних стадиях развития растений. Исследования проводили на перспективных линиях 11027 (Зерноградский 1895), 11023 (Зерноградский 1898) и новом сорте Феникс селекции ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской». Условия засухи задавали прекращением полива растений с   14-го дня и до окончания эксперимента. Для моделирования солевого стресса использовали полив растений солевым раствором с концентрацией 600 мМ через день с 14-дневного возраста. Регистрацию параметров фотосинтеза и интенсивности транспирации проводили ежедневно начиная с 12-дневного возраста проростков. Морфометрические параметры измеряли однократно по достижении растениями возраста 30 дней. Показано, что в бесстрессовых условиях морфометрические параметры и активность фотосинтеза линии 11027 и сорта Феникс выше, чем аналогичные показатели линии 11023. Наиболее устойчивой к засухе оказался сорт Феникс. Наибольшую устойчивость к солевому стрессу проявила линия 11023. Наименьшую устойчивость к обоим абиотическим воздействиям показала линия 11027, проявив наиболее ранние изменения фотосинтетических показателей. Отмечено, что показатели флуоресценции хлорофилла позволяют получить статистически значимые различия между исследуемыми линиями с использованием меньшего количества индивидуальных растений, чем требуется для накопления данных морфометрии, что является важным преимуществом метода для применения в селекционной работе.

The growing need to improve agricultural production in changing climatic conditions necessitates the acceleration of development of new stress-resistant varieties. The lines obtained as a result of breeding require rapid and highquality estimation for resistance to various impacts. Due to the high degree of correlation between the activity of a photosynthetic apparatus and a plant, the efficiency of photosynthesis is one of the most indicative parameters of the state of a plant. There has been shown above that chlorophyll fluorescence parameters can be effectively used to screen new barley lines for drought resistance. The purpose of the current work was to test new barley lines for resistance to drought and salt stress under controlled conditions based on the parameters of photosynthesis at the early stages of plant development. The study was conducted on the promising lines ‘11027’ (Zernogradsky 1895), ‘11023’ (Zernogradsky 1898) and a new variety ‘Feniks’ developed by the FSBSI “Agricultural Research Center “Donskoy”. Drought conditions were created by stopping watering the plants from the 14th day until the end of the trial. To simulate salt stress, the 14-day old plants were watered with a 600 mM salt solution every other day. The parameters of photosynthesis and transpiration intensity were recorded daily, starting from the 12-day old seedlings. Morphometric parameters were measured once when the plants were 30 days old. There has been shown that under stress-free conditions, the morphometric parameters and photosynthetic activity of the line ‘11027’ and the variety ‘Feniks’ are higher than similar indicators of the line ‘11023’. The variety ‘Feniks’ turned out to be the most drought-resistant. The line ‘11023’ has demonstrated the greatest salt stress resistance. The line ‘11027’ has demonstrated the lowest resistance to both abiotic effects, showing the earliest changes in photosynthetic indices. There has been noted that chlorophyll fluorescence indices allow obtaining statistically significant differences between the studied lines using a smaller number of individual plants than is required to accumulate morphometric data, which is an important advantage of the method in breeding.

фотосинтезустойчивость к стрессовым факторамзасухасолевой стрессячменьфенотипирование.photosynthesisresistance to stress factorsdroughtsalt stressbarleyphenotypingГосударственное задание № 5ф.6.3 НИЦ «Курчатовский институт» – ВНИИРАЭ. Государственное задание № 05052022-0002 – ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»ReferencesДорошенко Е. С., Дорошенко Э. С., Шишкин Н. В. Полная иммунологическая характеристика коллекции голозерного ячменя в условиях южной зоны // Аграрный вестник Урала. 2022. № 8(223). С. 15–26. DOI: 10.32417/1997-4868-2022-223-08-15-26Doroshenko E. S., Doroshenko E. S., Shishkin N. V. Polnaya immunologicheskaya kharakteristika kollektsii golozernogo yachmenya v usloviyakh yuzhnoi zony [Complete immunological characteristics of the hulles barley collection in the southern area] // Agrarnyi vestnik Urala. 2022. № 8(223). S. 15–26. DOI: 10.32417/1997-4868-2022-223-08-15-26Международный классификатор СЭВ рода Hordeum L. Л., 1983. 56 с.Mezhdunarodnyi klassifikator SEV roda Hordeum L. [International classifier of the COMECON of Hordeum L.]. L., 1983. 56 s.Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: ООО «Группа компаний Море», 2019. 384 с.Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel'skokhozyaistvennykh kul'tur [Methodology of the State Variety Testing of agricultural crops]. M.: OOO «Gruppa kompanii More», 2019. 384 s.Методические указания ВИР по изучению мировой коллекции овса, ржи, ячменя. СПб., 2012. 63 с.Metodicheskie ukazaniya VIR po izucheniyu mirovoi kollektsii ovsa, rzhi, yachmenya [Methodical recommendations of IPI for studying the world collection of oats, rye, barley]. SPb., 2012. 63 s.Немцова Ю. А., Кузнецова Д. В., Гринберг М. А., Воденеев В. А., Донцова А. А., Донцов Д. П., Бондаренко В. С., Волкова П. Ю., Бондаренко Е. В. Y(II) и NPQ – перспективные показатели фотосинтеза для прогнозирования засухоустойчивости ячменя // Зерновое хозяйство России. 2023. № 6(15). С. 43–51. DOI: 10.31367/2079-8725-2023-89-6-43-51Nemtsova Yu. A., Kuznetsova D. V., Grinberg M. A., Vodeneev V. A., Dontsova A. A., Dontsov D. P., Bondarenko V. S., Volkova P. Yu., Bondarenko E. V. Y(II) i NPQ – perspektivnye pokazateli fotosinteza dlya prognozirovaniya zasukhoustoichivosti yachmenya [The promising photosynthesis indicators Y(II) and NPQ to predict drought resistance of barley] // Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2023. № 6(15). S. 43–51. DOI: 10.31367/2079-8725-2023-89-6-43-51Abdullaev F., Pirogova P., Vodeneev V., Sherstneva O. Chlorophyll Fluorescence in Wheat Breeding for Heat and Drought Tolerance // Plants. 2024. Vol. 13, Article number: 2778. DOI: 10.3390/plants13192778Abdullaev F., Pirogova P., Vodeneev V., Sherstneva O. Chlorophyll Fluorescence in Wheat Breeding for Heat and Drought Tolerance // Plants. 2024. Vol. 13, Article number: 2778. DOI: 10.3390/plants13192778Jackson R .D., Idso S. B., Reginato R. J., Pinter P. J. Canopy temperature as a crop water stress indicator // Water Resour Res. 1981. Vol.17, Article number: 1133–1138.Jackson R. D., Idso S. B., Reginato R. J., Pinter P. J. Canopy temperature as a crop water stress indicator // Water Resour Res. 1981. Vol. 17, Article number: 1133–1138.Ladeynova M., Mudrilov M., Berezina E. Spatial and Temporal Dynamics of Electrical and Photosynthetic Activity and the Content of Phytohormones Induced by Local Stimulation of Pea Plants // Plants. 2020. Vol. 9, Article number: 1364. DOI: 10.3390/plants9101364Ladeynova M., Mudrilov M., Berezina E. Spatial and Temporal Dynamics of Electrical and Photosynthetic Activity and the Content of Phytohormones Induced by Local Stimulation of Pea Plants // Plants. 2020. Vol. 9, Article number: 1364. DOI: 10.3390/plants9101364Maxwell K., Johnson G.N. Chlorophyll fluorescence-a practical guide // Journal of experimental botany. 2000. Vol. 51, Р. 659–668. DOI: 10.1093/jexbot/51.345.659Maxwell K., Johnson G.N. Chlorophyll fluorescence-a practical guide // Journal of experimental botany. 2000. Vol. 51, Р. 659–668. DOI: 10.1093/jexbot/51.345.659Sharma A., Kumar V., Shahzad B., Ramakrishnan M., Singh Sidhu G. P., Bali A. S., Handa N., Kapoor D., Yadav P., Khanna K. et al. Photosynthetic Response of Plants Under Different Abiotic Stresses: A Review // Plant Growth Regul. 2020. Vol. 39, Р. 509–531. DOI: 10.1007/s00344-019-10018-xSharma A., Kumar V., Shahzad B., Ramakrishnan M., Singh Sidhu G. P., Bali A. S., Handa N., Kapoor D., Yadav P., Khanna K. et al. Photosynthetic Response of Plants Under Different Abiotic Stresses: A Review // Plant Growth Regul. 2020. Vol. 39, Р. 509–531. DOI: 10.1007/s00344-019-10018-xStefanov M. A., Rashkov G. D., Apostolova E. L. Assessment of the Photosynthetic Apparatus Functions by Chlorophyll Fluorescence and P700 Absorbance in C3 and C4 Plants under Physiological Conditions and under Salt Stress // International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23, Article number: 3768. DOI: 10.3390/ijms23073768Stefanov M. A., Rashkov G. D., Apostolova E. L. Assessment of the Photosynthetic Apparatus Functions by Chlorophyll Fluorescence and P700 Absorbance in C3 and C4 Plants under Physiological Conditions and under Salt Stress // International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23, Article number: 3768. DOI: 10.3390/ijms23073768Wang W., Vinocur B., Altman A. Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance // Plants. 2003. Vol. 218, Iss. 1. Р. 1–14. DOI: 10.1007/s00425-003-1105-5Wang W., Vinocur B., Altman A. Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance // Plants. 2003. Vol. 218, Iss. 1. Р. 1–14. DOI: 10.1007/s00425-003-1105-5

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