Изменчивость морфологических и фенологических признаков среди контрастных по типу роста образцов Vigna unguiculata (L.) Walp. в разных эколого-географических условиях

Актуальность. Вигна (Vigna unguiculata (L.) Walp.) – относится к теплолюбивым культурам и по площади возделывания среди зернобобовых культур занимает третье место в мире. Овощные сорта вигны успешно возделывают в открытом грунте в южных областях, а также на юге Дальнего Востока России. Создание новых сортов, адаптированных к выращиванию в разных регионах, а также пригодных для широкого внедрения в промышленное производство, является крайне актуальным. Материалы и методы. Оценку изменчивости 20 морфологических и трёх фенологических признаков шести образцов вигны с разным типом роста и архитектоникой растения проводили в различных эколого-географических условиях на опытных станциях ВИР (Астраханская область, Приморский и Краснодарский края) в 2019-2022 годах. Варьирование и взаимосвязи признаков оценивали с помощью базовых и многомерных статистических методов. Результаты. В ходе анализа выявлено достоверное влияние комплекса факторов (генотип/образец, место репродукции) на изменчивость признаков. Наиболее сильно от места репродукции зависели фенологические признаки, длина междоузлий и листочков. Генотип в большей степени определял размах варьирования числа узлов, ветвей, цветоносов и бобов на растение, толщины стебля и размера боба. На диапазон изменчивости длины стебля значительно влияло место репродукции и генотип, причем генотип оказывал более сильное влияние. Реакция генотипов на изменение условий выращивания была различной. У большинства изученных образцов в условиях муссонного климата Приморского края отмечено увеличение длины главного стебля, у некоторых изменился тип роста (с детерминантного на индетерминантный). В нашем эксперименте длина растения положительно коррелировала с количеством осадков и со средними показателями относительной влажности воздуха. Только на сорт ‘Лянчихе’ избыточная влажность и осадки оказывали минимальное воздействие, растения сохраняли низкорослость и компактную архитектонику. Метод главных компонент выявил четыре фактора, отражающих основную часть дисперсии анализируемых признаков. В первом факторе объединились характеристики листа, во втором – архитектоники и времени развития растения, в третьем – проростка и ювенильной стадии, в четвертом – боба. Эти комплексы признаков (факторы) определяли изменчивость растений вигны в нашем опыте. Заключение. В результате нашего анализа изменчивости морфологических и фенологических признаков было выявлено, что при возделывании культуры при повышенной влажности и большом количестве осадков происходит значительное увеличение длины стебля, меняется архитектоника растения и, в некоторых случаях, даже тип роста. Дальнейшее изучение изменчивости изученных характеристик с привлечением других образцов и определение молекулярных механизмов, контролирующих стабильность типа роста и длины стебля, позволят перейти к более эффективному и быстрому созданию новых сортов пригодных к механизированному возделыванию. Это крайне важно для освоения новых ареалов возделывания видами, востребованность которых в качестве источника пищи и кормов возрастает в Российской Федерации.

1. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Чебукин П.А. Скрининг образцов спаржевой вигны (Vigna unguiculata subsp. sesquipedalis (L.) Verdc.) из коллекции ВИР на устойчивость к абиотическим и биотическим стрессорам. Селекция и семеноводство овощных культур. 2014;45:131-141.

2. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Чебукин П.А. Изучение спаржевой вигны из коллекции ВИР и перспективы ее возделывания в России. Земледелие. 2015;1:45-48.

3. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Чебукин П.А., Киселева Н.А. Международный классификатор видов рода Vigna Savi. Санкт-Петербург: ВИР; 2016.

4. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Мирошниченко Е.В. Применение многомерного анализа для выявления взаимосвязей хозяйственно ценных признаков вигны и дифференциации сортов по овощному и зерновому направлениям использования. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(4):36-47. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-4-36-47

5. Чебукин П.А., Бурляева М.О. Сравнительное изучение сортов овощной вигны разных периодов селекции при интродукции в Приморском крае. Овощи России. 2016;4(33):36-45.

6. Chia S.Y., Lim M.W. A critical review on the influence of humidity for plant growth forecasting. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2022;1257:012001. DOI: 10.1088/1757-899X/1257/1/012001

7. Dow El-Madina I.M., Hall A.E. Flowering of contrasting cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) genotypes under different temperatures and photoperiods. Field Crops Research. 1986;14:87-104. DOI: 10.1016/0378-4290(86)90049-3

8. Fanourakis D., Aliniaeifard S., Sellin A., Giday H., Körner O.; Nejad A.R., Delis C., Bouranis D., Koubouris G., Kam-Bourakis E., Nikoloudakis N., Tsaniklidis G. Stomatal behavior following mid- or long-term exposure to high relative air humidity: A review. Plant Physiology et Biochemistry 2020;153:92-105. DOI: 10.1016/j.plaphy.2020.05.024

9. Фортунатова О.К. Зависимость высоты растений от географических факторов произрастания. Труды по прикладной ботанике, селекции и генетике. 1928;19(1):385-466.

10. Gerrano A.S., Adebola P.O., Jansen van Rensburg W.S., Laurie S.M. Genetic variability in cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) genotypes. South African Journal of Plant and Soil. 2015;32(3):165-174. DOI: 10.1080/02571862.2015.1014435

11. Гуркина М.В. Оценка коллекционных образцов спаржевой вигны как исходного материала для селекции в Астраханской области. Вестник Прикаспия. 2018;3(22):27-32.

12. Гуркина М.В. Изменчивость и связи хозяйственно ценных признаков спаржевой вигны из коллекции ВИР в условиях Астраханской области. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(1):59-65. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-59-65

13. Huxley P.A., Summerfield R.J. Effects of daylength and day/night temperatures on growth and seed yield of cowpea cv. K 2809 grown in controlled environments Annals of Applied Biology. 1976;83(2):259-271. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1976.tb00605.x

14. Huxley P.A., Summerfield R.J., Hughes A.P. Growth and development of soy-abean cv. TK5 as affected by tropical daylengths, daylnight temperatures and nitrogen nutrition. Annals of Applied Biology. 1976;82(1):117-133. DOI: 10.1111/j.1744-7348.1976.tb01679.x

15. Inouye J., Shanmugasundaram S., Masuyama T. Effects of temperature and daylength soybean on the flowering some photo-insensitive varieties. Japanese journal of tropical agriculture. 1979;22(4):167-171. DOI:10.11248/JSTA1957.22.167

16. Ивантер Э.В., Коросов А.В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск: ПетрГУ; 2011.

17. Кондыков И.В., Зотиков В.И., Зеленов А.Н., Кондыкова Н.Н., Уваров В.Н. Биология и селекция детерминантных форм гороха. Орел: Картуш; 2006.

18. Крылова Е.А., Хлесткина Е.К., Бурляева М.О. Влияние влажности воздуха на изменчивость морфологических признаков Vigna unguiculata (L.) Walp. в искусственных условиях. Экологическая генетика. 2022;20(3):215-229. DOI: 10.17816/ecogen108877

19. Li X., Zhang P., Liu J., Wang H., Liu J., Li H., Xie H., Wang Q., Li L., Zhang S., Huang L., Liu L., Qin P. Integrated Metabolomic and Transcriptomic Analysis of the Quinoa Seedling Response to High Relative Humidity Stress. Biomolecules. 2023;3:1352. DOI: 10.3390/biom13091352

20. Лузина З.А. О географической изменчивости биологических и хозяйственных признаков чечевицы. Труды по прикладной ботанике, селекции и генетике. 1962;34(1):164-175.

21. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск первый. Общая часть. Москва: Госсорткомиссия; 2019. URL: https://gossortrf.ru/upload/2019/08/metodica_1.pdf [дата обращения: 25.07.2023].

22. Mortensen L.M. Effects of air humidity on growth, flowering, keeping quality and water relations of four short-day green-house species. Scientia Horticulturae. 2000;86(4):299-310. DOI: 10.1016/S0304-4238(00)00155-2

23. O’Leary J.W., Knecht G.N. The Effect of relative humidity on growth, yield, and water consumption of bean plants. Journal of the American Society for Horticultural Science. 1971;96(3):263-265. DOI: 10.21273/JASHS.96.3.263

24. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. Ленинград: Изд-во ЛГУ; 1984.

25. Специализированные массивы для климатических исследований. ВНИИГМИ-МЦД: [сайт]. URL: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/index0.xhtml [дата обращения: 30.01.2024].

26. Stoilova T., Pereira G. Assessment of the genetic diversity in a germplasm col-lection of cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) using morphological traits. African Journal of Agricultural Research. 2013;82:208-215. DOI:10.5897/AJAR12.1633

27. Summerfield R.J., Minchin F.R., Stewart K.A., Ndunguru B.J. Growth, reproductive de-velopment and yield of effectively nodulated cowpea plants in contrasting aerial environments. Annals of Applied Biology. 1978;90:277-291. DOI:10.1111/j.1744-7348.1978.tb02636.x

28. Summerfield R.J., Wien H.C. Effects of photoperiod and air temperature on growth and yield of economic legumes. In: R.J. Summerfield, A.H. Bunting (eds). Advances in legumes science. Royal Botanic Gardens, Kew; 1980. p.17-36.

29. Talbot M. Yield variability of crop varieties in the U.K. The Journal of Agricultural Science. 1984;102(2):315-321. DOI: 10.1017/S0021859600042635

30. Вавилов Н.И. Географическая изменчивость растений. Научное слово. 1928;1:23-33.

31. Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Буравцева Т.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Филипенко Г.И., Александрова Т.Г., Егорова Г.П., Яньков И.И., Булынцев С.В., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение: (методические указания). 2-е изд. / под ред. М.А. Вишняковой. Санкт-Петербург: ВИР; 2018.

32. Погода и климат: cправочно-информационный портал. 2024. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ [дата обращения: 20.01.2024].

33. Wien H.C., Summerfield R.J. Adaptation of cowpeas in West Africa: effects of photoperiod and temperature responses in cultivars of diverse origin. In: R.J. Summerfield, A.H. Bunting (eds). Advances in legumes science. Royal Botanic Gardens, Kew; 1980. p.405-417.

34. Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы). Кишинев: Штиинца, 1988.