vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2022-60-2-160-170vestiag-632Research ArticleЗЕМЛЯРОБСТВА І РАСЛІНАВОДСТВAAGRICULTURE AND PLANT CULTIVATIONНаправления, методы и результаты селекции ржи (Secale cereale L.) в БеларусиDirections, methods and results of rye (Secale cereale L.) breeding in Belarushttps://orcid.org/0000-0003-3736-4476УрбанЭ. П.UrbanE. P.

Урбан Эрома Петрович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель генерального директора

ул. Тимирязева, 1, 222160, Жодино, Минская обл.

Eroma P. Urban – Corresponding Member, D. Sc. (Agricultural), Professor

1, Timiryazeva Str., 222160, Zhodino, Minsk

ozrozh@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7747-7403ГордейС. И.HardzeiS. I.

Гордей Станислав Иванович – кандидат биологических наук, доцент, заведующий отделом озимых зерновых культур

ул. Тимирязева, 1, 222160, Жодино, Минская обл.

Stanislau I. Hardzei – Ph. D. (Biological), Associate Professor

1, Timiryazeva Str., 222160, Zhodino, Minsk

hardzeisi@tut.byhttps://orcid.org/0000-0002-3549-8350АртюхД. Ю.ArtjukhD. U.

Артюх Дмитрий Юрьевич – старший научный сотрудник отдела озимых зерновых культур, Научно-практический центр

ул. Тимирязева, 1, 222160, Жодино, Минская обл.

Dzmitry U. Artjukh – Senior Researcher of the Winter Cereals Department

1, Timiryazeva Str., 222160, Zhodino, Minsk

art-dmitrij@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1502-303XГордейИ. С.HardzeiI. S.

Гордей Игорь Станиславович – кандидат биологических наук, заведующий лабораторией цитогеномики

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Igar S. Hardzei – Ph. D. (Biological)

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

i_gordej777@mail.ruНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по земледелиюScientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Arable FarmingИнститут генетики и цитологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Genetics & Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus202204052022602160170Copyright © Урбан Э.П., Гордей С.И., Артюх Д.Ю., Гордей И.С., 20222022Урбан Э.П., Гордей С.И., Артюх Д.Ю., Гордей И.С.Urban E.P., Hardzei S.I., Artjukh D.U., Hardzei I.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/632

На современном этапе развития науки селекция новых сортов растений с использованием современных, в том числе молекулярных, методов является одним из основных звеньев интенсификации сельскохозяйственной отрасли. Рожь в этом отношении не является исключением. Для Беларуси это традиционная стратегическая культура, во многом определяющая продовольственную безопасность страны. В статье в историческом контексте изложены основные достижения в селекции сортов ржи разного направления использования. Описаны основные подходы, включающие: скрининг мирового разнообразия озимой ржи в условиях Беларуси; использование методов экспериментальной полиплоидии, гибридизации, стабилизирующего отбора, молекулярно-генетических методов и методик. Разработка и использование современных методов позволили раскрыть ряд генетических механизмов, закономерностей, что, в свою очередь, существенно повысило эффективность селекции ржи разных направлений (популяционной и гетерозисной). К настоящему времени в Научно-практическом центре НАН Беларуси по земледелию, Институте генетики и цитологии НАН Беларуси разработаны новые методы селекции, включая молекулярно-генетические, что особенно важно для повышения эффективности получения конкурентоспособных сортов. Достигнуты значимые результаты по использованию эффекта гетерозиса на основе цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС). В настоящее время в Республике Беларусь создана система высокопродуктивных конкурентоспособных сортов ржи для почв разного уровня плодородия: популяционные тетраплоидные и диплоидные, а также гибриды F1 – ЛоБел-103, Галинка, Плиса, Белги.

At the present stage of science development, breeding of new varieties of plants using modern, including molecular methods, is one of the main links in the intensification of the agricultural industry. Rye is no exception in this respect. This is a traditional strategic crop for Belarus, that largely determines the country’s food security. In the paper, in a historical context, the main achievements in breeding of rye varieties for different uses are outlined. The main approaches are described, including: screening of the world diversity of winter rye in the conditions of Belarus; use of methods of experimental polyploidy, hybridization, stabilizing selection, molecular-genetic methods and techniques. Development and application of modern methods have allowed a number of genetic mechanisms and regularities to be discovered, which, in turn, has significantly increased the efficiency of rye breeding in different directions (population and heterosis). At present, RUE “Scientific and Practical Center of the NAS of Belarus for Arable Farming”, State Scientific Institution “Institute of Genetics and Cytology of the NAS of Belarus”, as well as jointly with other institutions have developed new breeding methods, including molecular-genetic ones, which is especially important for increasing the efficiency of obtaining competitive varieties. Significant results have been achieved on the use of the effect of heterosis based on cytoplasmic male sterility (CMS). To date, a system of highly productive competitive rye varieties has been created for soils of different levels of fertility: population tetraploid and diploid, as well as F1 hybrids – LoBel-103, Galinka, Plisa, and Belgi.

селекцияозимая рожьсортобразецгенотипгетерозисгибридный сортзимостойкостьурожайностькачествоадаптивностьбелокbreedingwinter ryecultivarsamplegenotypeheterosishybrid cultivarwinter hardinessproductivityqualityadaptabilityproteinReferencesУрбан, Э. П. Озимая рожь в Беларуси: селекция, семеноводство, технология возделывания / Э. П. Урбан. – Минск : Беларус. навука, 2009. – 269 c.Urban E. Winter rye in Belarus: breeding, seed production, cultivation technology. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2009. 269 p. (in Russian).Методические подходы к созданию популяционных сортов озимой ржи разного целевого назначения / Е. И. Уткина [и др.] // Аграр. наука Евро-Северо-Востока. – 2016. – № 6 (55). – С. 4–8.Utkina E.I., Voylokov A.V., Kedrova L.I., Chugunova N.V. Methodical approaches on creation of winter rye population varieties for different goal directions. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East, 2016, no. 6 (55), pp. 4-8 (in Russian).Оценка сортов зерновых культур по показателям качества семян и стрессоустойчивости / О. В. Павлова [и др.] // Владимир. земледелец. – 2021. – № 2 (96). – С. 52–57. https://doi.org/10.24412/2225-2584-2021-2-52-57Pavlova O.V., Marchenkova L.A., Chavdar R.F., Orlova T.G., Savoskina O.A. Assessment of grain crops on seed quality and resistance to unfavourable conditions. Vladimirskii zemledelets = Vladimir Agricolist, 2021, no. 2 (96), pp. 52-57 (in Russian). https://doi.org/10.24412/2225-2584-2021-2-52-57Богомолов, А. М. Вопросы семеноводства озимой ржи в Белоруссии / А. М. Богомолов // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений в Белоруссии / редкол.: Н. А. Дорожкин, А. И. Лаппо, Н. Д. Мухин. – Минск, 1961. – С. 53–62.Bogomolov A.M. Issues of seed production of winter rye in Byelorussia. Selektsiya i semenovodstvo sel’skokhozyaistvennykh rastenii v Belorussii [Breeding and seed production of agricultural plants in Byelorussia]. Minsk, 1961, pp. 53-62 (in Russian).Урбан, Э. П. Озимая рожь / Э. П. Урбан, С. И. Гордей, И. А. Гордей // Генетические основы селекции растений : в 4 т. / Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т генетики и цитологии ; науч. ред.: А. В. Кильчевский, Л. В. Хотылева. – Минск, 2010. – Т. 2 : Частная генетика растений. – С. 120–155.Urban E.P., Gordei S.I., Gordei I.A. Winter rye. Geneticheskie osnovy selektsii rastenii. T. 2. Chastnaya genetika rastenii [Genetic bases of plant breeding. Vol. 2. Private genetics of plants]. Minsk, 2010, pp. 120-155 (in Russian).Мухин, Н. Д. Селекционные пути повышения устойчивости озимой ржи против полегания / Н. Д. Мухин, Н. Ю. Семенова, Н. А. Соколова // Зерновые культуры интенсивного типа Нечерноземной зоны РСФСР : сб. науч. тр. / Сев.-Зап. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва. – Л., 1979. – С. 3–8.Mukhin N.D., Semenova N.Yu., Sokolova N. A. Breeding ways to increase the resistance of winter rye to lodging. Zernovye kul’tury intensivnogo tipa Nechernozemnoi zony RSFSR: sbornik nauchnykh trudov [Grain crops of the intensive type of the Non-Chernozem zone of the RSFSR: a collection of scientific papers]. Leningrad, 1979, pp. 3–8 (in Russian).Щеглов, И. Я. Селекция озимой диплоидной ржи / И. Я. Щеглов, Н. Ю. Семенова // Новое в селекции, семеноводстве, технологии возделывания озимой ржи и опыт использования кампозана : тез. докл. V Всесоюз. науч.-метод. совещ., Саратов, 1–3 июля 1981 г. / ВАСХНИЛ, Науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва Юго-Востока ; [редкол.: В. Д. Кобылянский (отв. ред.) и др.]. – М., 1981. – С. 28–31.Shcheglov I.Ya., Semenova N.Yu. Selection of winter diploid rye. Novoe v selektsii, semenovodstve, tekhnologii vozdelyvaniya ozimoi rzhi i opyt ispol’zovaniya kampozana: tezisy dokladov V Vsesoyuznogo nauchno-metodicheskogo soveshchaniya, Saratov, 1–3 iyulya 1981 g. [New developments in winter rye breeding, seed breeding, cultivation technology and experience of using camposan: abstracts of the 5th All-Union scientific and methodological conference, Saratov, July 1-3, 1981]. Moscow, 1981, pp. 28-31 (in Russian).Эффективность метода гибридизации в создании сортов-популяций тетраплоидной озимой ржи / Н. Д. Мухин [и др.] // Земледелие и растениеводство в БССР : сб. науч. тр. / Белорус. науч.-исслед. ин-т земледелия. – Минск, 1985. – Вып. 29. – С. 74–80.Mukhin N.D., Lavrukovich S.D., Lavrukovich V.A., Lapchenko V.P. Effectiveness of the hybridization method in the development of tetraploid winter rye breeding populations. Zemledelie i rastenievodstvo v BSSR: sbornik nauchnykh trudov [Agriculture and crop production in the BSSR: a collection of scientific papers]. Minsk, 1985, iss. 29, pp. 74-80 (in Russian).Okazaki, K. Application of nitrous oxide gas as a polyploidizing agent in tulip and lily breeding / K. Okazaki, N. Shotarou, H. Ootuka // Floriculture a. Ornamental Biotechnology. – 2012. – Vol. 6, spec. iss. 2. – P. 39–43.Okazaki K., Shotarou N., Ootuka H. Application of nitrous oxide gas as a polyploidizing agent in tulip and lily breeding. Floriculture and Ornamental Biotechnology, 2012, vol. 6, spec. iss. 2, pp. 39-43.Першина, Л. А. О роли отдаленной гибридизации и полиплоидии в эволюции растений / Л. А. Першина // Информ. вестн. ВОГиС. – 2009. – Т. 13, № 2. – С. 336–344.Pershina L.A. On the role of wide hybridization and polyploidy in plants’ evolution. Informatsionnyi vestnik VOGiS = The Herld of Vavilov Society for Geneticists and Breeding Scientists, 2009, vol. 13, no. 2, pp. 336-344 (in Russian).Мухин, Н. Д. Условия выращивания и урожайные качества семян озимой тетраплоидной ржи Белта / Н. Д. Мухин, В. А. Лаврукович // II Всесоюзное совещание по селекции, семеноводству и приемам возделывания озимой ржи, 28–30 июня 1971 г. : тез. докл. / Укр. науч.-исслед. ин-т растениеводства, селекции и генетики ; редкол.: И. М. Поляков [и др.]. – Харьков, 1971. – С. 72–73.Mukhin N.D., Lavrukovich V.A. Growing conditions and yield qualities of Belta winter tetraploid rye seeds. II Vsesoyuznoe soveshchanie po selektsii, semenovodstvu i priemam vozdelyvaniya ozimoi rzhi, 28-30 iyunya 1971 g.: tezisy dokladov [II All-Union meeting on winter rye breeding, seed production and cultivation practices, June 28-30, 1971: abstracts]. Kharkov, 1971, pp. 72-73 (in Russian).Кедров-Зихман, О. О. Получение и использование трисомиков озимой ржи / О. О. Кедров-Зихман, Т. С. Шилко. – Минск : Наука и техника, 1979. – 175 с.Kedrov-Zikhman O.O., Shilko T.S. Production and use of winter rye trisomyces. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1979. 175 p. (in Russian).Генетический анализ трансгрессивной изменчивости диплоидных растений, полученных в потомстве гетероплоидных скрещиваний озимой ржи (Secale cereale L.) / И. В. Кульминская [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2003. – Т. 47, № 6. – С. 77–79.Kulminskaya I.V., Gordei I.A., Ukrainko A.P., Shimko V.E. Genetic analysis of transgressive variability in diploid plants growth in progeny of heteroploid crosses of winter rye (Secale cereale L.). Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusі = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2003, vol. 47, no. 6, pp. 77-79 (in Russian).Новый источник самофертильности озимой ржи / О. О. Кедров-Зихман [и др.] // Вес. Акад. навук БССР. Сер. бiял. навук. – 1986. – № 3. – С. 115–116.Kedrov-Zikhman O.O., Bel’ko N.B., Sharepo T.I., Ponyatovskaya L.N. A new source of winter rye self-fertility. Vestsі Akademіі navuk Belarusі. Seryya bіyalagіchnykh navuk [Proceedings of the Academy of Sciences of BSSR. Biological series], 1986, no. 3, pp. 115-116 (in Russian).Картель, Н. А. Молекулярно-генетическое картирование злаковых культур / Н. А. Картель, С. В. Малышев // Цитология и генетика. – 2000. – Т. 34, № 2. – С. 5–10.Kartel’ N.A., Malyshev S.V. Molecular-genetic mapping of cereals. Tsitologiya i genetika = Cytology and Genetics, 2000, vol. 34, no. 2, pp. 5-10 (in Russian).A genetic map of rye (Secale cereale L.) combining RFLP, isozyme, protein, microsatellite and gene loci. / V. Korzun [et al.] // Theoretical a. Appl. Genetics. – 2001. – Vol. 102. – P. 709–717. https://doi.org/10.1007/s001220051701Korzun V., Malyshev S., Voylokov A.V., Börner A. A genetic map of rye (Secale cereale L.) combining RFLP, isozyme, protein, microsatellite and gene loci. Theoretical and Applied Genetics, 2001, vol. 102, pp. 709-717. https://doi.org/10.1007/s001220051701Hardzei, S. Prospects and problems of hybrid rye breeding in Belarus / S. Hardzei, E. Urban // Plant Breeding a. Seed Science. – 2003. – Vol. 47, № 1/2. – P. 29–31.Hardzei S., Urban E. Prospects and problems of hybrid rye breeding in Belarus. Plant Breeding and Seed Science, 2003, vol. 47, no. ½, pp. 29-31.Биологические особенности продуктивности различных селекционно-генетических форм озимой ржи / А. М. Каргатова [и др.] // Изв. Сарат. ун-та. Новая сер. Сер.: Химия. Биология. Экология. – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 48–52. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2017-17-1-48-52Kargatova A.M., Stepanov S.A., Ermolaeva T.Y., Nuzhdina N.N. Biological characteristics of productivity of various breeding and genetic forms winter rye. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya = Izvestiya of Saratov University. New Series. Series: Chemistry. Biology. Ecology, 2017, vol. 17, no. 1, pp. 48-52 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1816-9775-2017-17-1-48-52Прянишников, А. И. Развитие методов, используемых в селекционном процессе в адаптивном растениеводстве / А. И. Прянишников, Р. Г. Сайфуллин, С. В. Лящева // Аграр. науч. журн. – 2015. – № 10. – С. 20–23.Pryanishnikov A.I., Sayfullin R.G., Lyascheva S.V. The development of the techniques used in the selection process in the adaptive crop farming. Agrarnyi nauchnyi zhurnal = The Agrarian Scientific Journal, 2015, no. 10, pp. 20-23 (in Russian).Петровцева, Н. А. Характер наследования признаков устойчивости к полеганию озимой ржи при гибридизации с новым короткостебельным сортом Эврика / Н. А. Петровцева, Е. М. Есимбаева, Т. В. Копыл // Тр. Кубан. гос. аграр. ун-та. – 2019. – № 81. – С. 156–159. https://doi.org/10.21515/1999-1703-81-156-159Petrovtseva N.A., Esimbaeva E.M., Kopyl T.V. Inheritance mode of winter rye lodging resistance in hybrids of new short-stem variety Evrika. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Proceedings of the Kuban State Agrarian University, 2019, no. 81, pp. 156-159 (in Russian). https://doi.org/10.21515/1999-1703-81-156-159Geiger, H. Hybrid rye and heterosis / H. Geiger, T. Miedaner // Genetics and exploitation of heterosis in crops / ed.: J. G. Coors, S. Pandey. – Madison, 1999. – P. 439–450. https://doi.org/10.2134/1999.geneticsandexploitation.c41Geiger H., Miedaner T. Hybrid rye and heterosis. Genetics and exploitation of heterosis in crops. Madison, 1999, pp. 439-450. https://doi.org/10.2134/1999.geneticsandexploitation.c41Hardzei, S. Heterosis in rye / S. Hardzei // Symposium on plant breeding for the future, October 21, 2011, Geneva, Switzerland / Intern. Union for the Protection of New Varieties of Plants. – Geneva, 2012. – P. 24–28.Hardzei S. Heterosis in rye. Symposium on plant breeding for the future, October 21, 2011, Geneva, Switzerland. Geneva, [2012], pp. 24-28.Привалов, Ф. И. Основные результаты и перспективы использования биотехнологии в селекции сельскохозяйственных культур / Ф. И. Привалов, Э. П. Урбан, С. И. Гордей // Молекулярная и прикладная генетика : сб. науч. тр. / Ин-т генетики и цитологии НАН Беларуси. – Минск, 2015. – Т. 19. – С. 13–24.Pryvalau F.I., Urban E.P., Hardzei S.I. The basic results and prospects of biotechnology use in breeding of agricultural crops. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika: sbornik nauchnykh trudov [Molecular and applied genetics: collection of scientific papers]. Minsk, 2015, vol. 19, pp. 13-24 (in Russian).Привалов, Ф. И. Генетико-биотехнологические методы в селекции сельскохозяйственных культур / Ф. И. Привалов, С. И. Гордей // Наука и инновации. – 2016. – № 6 (160). – С. 12–17.Pryvalau F., Hardzei S. Genetic and biotechnological methods in crop breeding. Nauka i innovatsii = Science & Innovations, 2016, no. 6 (160), pp. 12-17 (in Russian).Пономарева, М. Л. Значение генетических ресурсов озимой ржи и их оценка методами многомерного анализа / М. Л. Пономарева, С. Н. Пономарев, Г. С. Маннапова // Успехи соврем. науки. – 2017. – Т. 1, № 10. – С. 139–146.Ponomareva M.L., Ponomarev S.N., Mannapova G.S. The value of the genetic resources of winter rye and their estimation methods multivariate analysis. Uspekhi sovremennoi nauki [Advances in Modern Science], 2017, vol. 1, no. 10, pp. 139-146 (in Russian).Пономарева, М. Л. Исходный материал для селекции озимой ржи (Secale cereale L.) / М. Л. Пономарева, С. Н. Пономарев, Г. С. Маннапова // Вестн. КрасГАУ. – 2018. – № 3 (138). – С. 19–24.Ponomareva M.L., Ponomarev S.N., Mannapova G.S. Initial material for winter rye (Secale cereale L.) selection. Vestnik KrasGAU = Bulletin of KSAU, 2018, no. 3 (138), pp. 19-24 (in Russian).

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