Genetic diversity of wild barley (Hordeum spontaneum K. Koch) in the context of resistance to toxic aluminum ions | Генетическое разнообразие дикого ячменя (Hordeum spontaneum K. Koch) по устойчивости к токсичным ионам алюминия

English. The issue of resistance to aluminum toxicity of soils is very relevant for the cultivated type of barley. The area of acidic soils in Russia is about forty percent of the total area of arable land, so the toxicity of aluminum is one of the main factors that reduce the yield of barley. The study of wild relatives of the main crops, including barley, is of considerable interest for the development of stress-resistant cultivars. Wild barley Hordeum spontaneum K. Koch has biological characteristics similar to the cultivated H. vulgare L., grows in various ecogeographic zones, and is well adapted to local soil and climate conditions. All this makes it possible to use it as a new donor of source material for breeding high-yielding cultivars adapted to certain environmental conditions. The objective of this work was to search for H. spontaneum genotypes highly resistant to ionic (Al3+) toxicity. One hundred accessions of H. spontaneum from the collection of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (known as VIR) were examined. The resistance of barley accessions to toxic aluminum ions was studied at the early stages of plant development by the root test method (185 mcМ Al3+, pH 4.0) with the calculation of root and sprout length indices. The studied fragment of the wild barley collection demonstrated broad genetic diversity in terms of resistance to phytotoxic aluminum ions. Laboratory assessment allowed us to identify barley genotypes differing in the reaction of their roots and sprouts at the early phases of ontogenesis. The identified genotypes with a high level of resistance to ion stress can be used as a valuable source of genetic material to improve existing cultivars and develop new ones by introgression of foreign resistance genes.

Russian. Для культивируемого вида ячменя проблема устойчивости к алюминиевой токсичности почв весьма актуальна. В России площадь кислых почв составляет около 40% от общей площади пашни, поэтому токсичность алюминия является одним из основных факторов, снижающих урожайность ячменя. Изучение диких родичей основных с.-х. культур, в том числе и ячменя, представляет значительный интерес для создания стрессоустойчивых сортов. Дикий ячмень Hordeum spontaneum K. Koch имеет схожие биологические признаки с культурным H. vulgare L., произрастает в различных эколого-географических зонах, хорошо адаптирован к местным почвенно-климатическим условиям. Все это позволяет использовать его как новый источник исходного материала для селекции высокоурожайных, адаптированных к условиям внешней среды сортов. Цель работы – поиск высокоустойчивых генотипов H. spontaneum к ионной (Al3+) токсичности. Исследовали 100 образцов H. spontaneum из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР). Устойчивость образцов ячменя к токсичным ионам алюминия изучали на ранних этапах развития растений методом корневого теста (185 мкM Al3+, pH 4,0) с определением индексов длины корня и ростка. Изученный фрагмент коллекции дикого ячменя отличается большим генетическим разнообразием по уровню устойчивости к фитотоксичным ионам алюминия. Лабораторная оценка ячменя позволила выделить генотипы, различающиеся по реакции корня и ростка на ранних фазах онтогенеза. Выделенные генотипы с высоким уровнем устойчивости к ионному стрессу можно использовать как ценный источник генетического материала для улучшения уже существующих сортов и создания новых путем интрогрессии чужеродных генов устойчивости.