zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2020-68-2-23-28zhros-909Research ArticleОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВОGENERAL AGRICULTURE AND PLANT BREEDINGРадиочувствительность сортов озимого и ярового ячменя по выраженности морфо-логического эффекта низкодозового гамма-облучения оригинальных семянRadio Sensitivity of the winter and spring barley varieties according to the morphological efect of low-dose gamma irradiation on the original seeds.https://orcid.org/0000-0002-2975-5891КазаковаЕ. А.KazakovaЕ. А.

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточных основ сельскохозяйственной радиобиологии.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Candidate of Biological Sciences, senior researcher of the laboratory for molecular-cell basis of agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

elisabethafeb19@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7519-9550МакаренкоЕ. С.MakarenkoЕ. S.

Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экотоксикологии и радиобиологии сельскохозяйственных растений.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Candidate of Biological Sciences, researcher of the laboratory for ecotoxicology agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

makarenko_ek_obninsk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7890-0469ПодлуцкийМ. С.PodlutskyМ. S.

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточных основ сельскохозяйственной радиобиологии.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Junior researcher of the laboratory for molecular-cell basis of agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km

mikhail.podlutskii@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6570-4303ДонцоваА. А.DontsovaA. A

Кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела селекции и семеноводства ячменя.

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, Научный городок.

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

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok.

doncova601@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3623-7128БитаришвилиС. В.BitarishviliS. V.

Научный сотрудник лаборатории экотоксикологии и радиобиологии сельскохозяйственных растений.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Researcher of the laboratory for ecotoxicology agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

bitarishvili.s@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6148-2021ЛыченковаМ. А.LychenkovaM. A.

Младший научный сотрудник лаборатории экотоксикологии и радиобиологии сельскохозяйственных растений.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

 Junior researcher of the laboratory for ecotoxicology agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

lychenkovamariya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8028-4397ГорбатоваИ. В.GorbatovaI. V.

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточных основсельскохозяйственной радиобиологии.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Junior researcher of the laboratory for molecular-cell basis of agricultural radiobiology, gorbatova.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

gorbatova.irina.96@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5916-3926ФилипповЕ. Г.FilippovЕ. G.

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент по специальности, зав. отделом селекции и семеноводства ячменя.

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, Научный городок.

Candidate of Agricultural Sciences, docent, head of the department of barley breeding and seed production.

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok.

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

Кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела селекции и семеноводства ячменя.

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, Научный городок.

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

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok.

https://orcid.org/0000-0002-0764-4621ЧижТ. В.ChizhТ. V.

Младший научный сотрудник группы эксплуатации гамма-установки ГУР-120.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

Junior researcher of the group for operation of Gamma-device GUR-120.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

taras.chizh@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2100-2449СнегиревА. С.SnegirevА. S.

Младший научный сотрудник группы эксплуатации гамма-установки ГУР-120.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

 Junior researcher of the group for operation of Gamma-device GUR-120.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

Snegir.05@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2824-6232ВолковаП. Ю.VolkovaP. Yu.

Кандидат биологических наук, зав. лабораторией молекулярно-клеточных основ сельскохозяйственной радиобиологии.

249032, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км.

 Candidate of Biological Sciences, head of the laboratory for molecular-cell basis of agricultural radiobiology.

249032, Obninsk, Kievskoe Shosse, 109 km.

volkova.obninsk@gmail.comФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»РоссияAll-Russian Research Institute of Radiology and AgroecologyRussian FederationФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»РоссияAgricultural Research Center “Donskoy”Russian Federation202015062020022328Copyright © Казакова Е.А., Макаренко Е.С., Подлуцкий М.С., Донцова А.А., Битаришвили С.В., Лыченкова М.А., Горбатова И.В., Филиппов Е.Г., Донцов Д.П., Чиж Т.В., Снегирев А.С., Волкова П.Ю., 20202020Казакова Е.А., Макаренко Е.С., Подлуцкий М.С., Донцова А.А., Битаришвили С.В., Лыченкова М.А., Горбатова И.В., Филиппов Е.Г., Донцов Д.П., Чиж Т.В., Снегирев А.С., Волкова П.Ю.Kazakova Е.А., Makarenko Е.S., Podlutsky М.S., Dontsova A.A., Bitarishvili S.V., Lychenkova M.A., Gorbatova I.V., Filippov Е.G., Dontsov D.P., Chizh Т.V., Snegirev А.S., 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/909

Ячмень является основной зернофуражной культурой в Российской Федерации. Зерно этой культуры также используется в пищевой и пивоваренной промышленности (Филиппов, 2013). Известно, что низкие дозы гамма-излучения могут оказывать стимулирующее действие на рост и развитие растений, в частности ячменя. Однако знания о молекулярных путях, ответственных за формирование эффекта стимуляции после низкодозового облучения семян, в настоящее время остаются фрагментарны. Использование сортов, имеющих разную радиочувствительность в ответ на облучение низкими дозами, позволит изучить конкретные молекулярные механизмы формирования стимулирующего эффекта облучения. Такие знания в дальнейшем помогут в разработке сортов с высокой стабильной урожайностью по годам и обладающих высокой устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессорам. В 2019 г. с целью оценки выраженности ответной реакции на низкодозовое ионизирующее излучение на основе изменения морфологических параметров облученных и необлученных растений проведено гамма-облучение оригинальных семян девяти сортов озимого и ярового ячменя селекции ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской». Оригинальные семена каждого сорта ячменя облучали в ФГБНУ ВНИИРАЭ на гамма-установке ГУР-120 с источниками излучения 60Со, в дозе 20 Гр (мощность дозы – 60 Гр/ч). Статистическая обработка данных выполнена в программной среде Microsoft Office Excel 2019. Морфологический анализ показателей длины и массы корней и побегов проростков позволил установить наличие или отсутствие стимулирующего действия излучения на исследуемые показатели сортов и провести их последующую градацию в зависимости от величины радиобиологического эффекта. Выявлены контрастные по чувствительности к дозе 20 Гр сорта озимого и ярового ячменя. Стимулирующий эффект облучения наблюдали у сортов Фокс 1, Ратник, Ерема и Мастер, для сорта Леон зафиксировано ингибирующее действие излучения.

Barley is the main forage crop in the Russian Federation. Barley grain is also used for food and brewery (Filippov, 2013). It is common knowledge that low doses of gamma irradiation can have a stimulating effect on the growth and development of plants, in particular barley. However, there is a lack of knowledge about the molecular pathways responsible for the formation of the stimulation effect after low-dose seed irradiation. The use of varieties with different radio sensitivity to low-dose gamma irradiation will allow studying specific molecular mechanisms to form a stimulating irradiation effect. Such knowledge could further help in the development of varieties with a large stable productivity over the years and with high resistance to biotic and abiotic stressors. In 2019 there was conducted a gamma irradiation of the original seeds of nine winter and spring barley varieties developed in the FSBSI “Agricultural Research Center “Donskoy” in order to assess intensity of the response on low-dose ionizing irradiation based on changes in the morphological parameters of irradiated and unirradiated plants. The original seeds of each barley variety were irradiated at the FSBSI “All-Russian Research Institute of Radiology and Agroecology” by the gamma device “GUR-120” with 60Со radiation sources at a dose of 20 Gy (dose rate of 60 Gy/hour). The statistical data processing was performed by the Microsoft Office Excel 2019. The morphological analysis of the length and weight of roots and sprouts made it possible to establish the presence or absence of the stimulating irradiation effect on the studied indicators of the varieties and to conduct their subsequent ranking according to the value of the radiobiological effect. There have been identified the winter and spring barley varieties with different sensitivity to a dose of 20 Gy. The stimulating irradiation effect was established in such varieties as “Foks 1”, “Ratnik”, “Yerema” and “Master”. The variety “Leon” had an inhibitory irradiation effect.

озимый и яровой ячменьгамма-облучениенизкие дозыстимуляция ростаморфологияwinter and spring barleygamma-irradiationlow dosesgrowth stimulationmorphologyReferencesГераськин С. А., Чурюкин Р. С., Казакова Е. А. Модификация γ-облучением семян развития растений ячменя на ранних этапах онтогенеза // Радиационная биология. Радиоэкология. 2015. Т. 55, № 6. С. 607–615. DOI: 10.7868/S0869803115060065.Geras'kin S. A., Churyukin R. S., Kazakova E. A. Modifkaciya γ-oblucheniem semyan razvitiya rastenij yachmenya na rannih etapah ontogeneza [Modifcation of barley seeds by γ-radiation in the early stages of ontogenesis] // Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya. 2015. T. 55, № 6. S. 607–615. DOI: 10.7868/S0869803115060065.Филиппов Е. Г. Эффективность возделывания новых сортов ячменя // Зерновое хозяйство России. 2013. № 4. С. 36–40.Filippov E. G. Efektivnost' vozdelyvaniya novyh sortov yachmenya [The efciency of cultivation of the new barley varieties] // Zernovoe hozyajstvo Rossii. 2013. № 4. S. 36–40.Araújo S. S., Paparella S., Dondi D., Bentivoglio A., Carbonera D., Balestrazzi A. Physical methods for seed invigoration: advantages and challenges in seed technology // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7:646. DOI: 10.3389/fpls.2016.00646.Araújo S. S., Paparella S., Dondi D., Bentivoglio A., Carbonera D., Balestrazzi A. Physical methods for seed invigoration: advantages and challenges in seed technology // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7:646. DOI: 10.3389/fpls.2016.00646.Geras’kin S., Churyukin R., Volkova P. Radiation exposure of barley seeds can modify the early stages of plants’ development // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 171. Pp. 71–83. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.06.008.Geras’kin S., Churyukin R., Volkova P. Radiation exposure of barley seeds can modify the early stages of plants’ development // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 171. Pp. 71–83. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.06.008.Majeed A., Muhammad Z., Ullah R., Ali H. Gamma irradiation i: Efect on germination and general growth characteristics of plants // Pakistan Journal of Botany. 2018. Vol. 50, no. 6. Pp. 2449–2453.Majeed A., Muhammad Z., Ullah R., Ali H. Gamma irradiation i: Efect on germination and general growth characteristics of plants // Pakistan Journal of Botany. 2018. Vol. 50, no. 6. Pp. 2449–2453.Volkova P. Yu., Duarte G. T., Soubigou-Taconnat L., Kazakova E. A., Pateyron S., Bondarenko V. S., Bitarishvili S. V., Makarenko E. S., Churyukin R. S., Lychenkova M. A., Gorbatova I. V., Meyer C., Geras’kin S. A. Early response of barley embryos to low- and high-dose gamma irradiation of seeds triggers changes in the transcriptional profle and an increase in hydrogen peroxide content in seedlings // Journal of Agronomy and Crop Science. 2019. DOI: 10.1111/jac.12381.Volkova P. Yu., Duarte G. T., Soubigou-Taconnat L., Kazakova E. A., Pateyron S., Bondarenko V. S., Bitarishvili S. V., Makarenko E. S., Churyukin R. S., Lychenkova M. A., Gorbatova I. V., Meyer C., Geras’kin S. A. Early response of barley embryos to low- and high-dose gamma irradiation of seeds triggers changes in the transcriptional profle and an increase in hydrogen peroxide content in seedlings // Journal of Agronomy and Crop Science. 2019. DOI: 10.1111/jac.12381.Wiegant F. A., de Poot S. A., Boers-Trilles V. E., Schreij A. M. Hormesis and cellular quality control: A possible explanation for the molecular mechanisms that underlie the benefts of mild stress // Dose Response. 2013. Vol. 11. Pp. 413–430. DOI: 10.2203/dose-respo nse.12-030.Wiegant F. A., de Poot S. A., Boers-Trilles V. E., Schreij A. M. Hormesis and cellular quality control: A possible explanation for the molecular mechanisms that underlie the benefts of mild stress // Dose Response. 2013. Vol. 11. Pp. 413–430. DOI: 10.2203/dose-respo nse.12-030.

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