CC BY
34
УДК 633.11.531.527
В. Н. Тищенко, А. Г. Ищенко, Н. В. Дубенец
ИДЕНТИФИКАЦИЯ СОРТОВ И СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В КЛАСТЕРНОМ АНАЛИЗЕ ПО СБАЛАНСИРОВАННОСТИ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ В АДАПТИВНОЙ СЕЛЕКЦИИ
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ, УКРАИНА
V. N. Tishchenko, A. G. Ishchenko, N. V. Dubenets THE IDENTIFICATION OF WINTER WHEAT VARIETIES AND BREEDING LINES IN THE CLUSTER ANALYSIS ACCORDING TO BALANCE THE QUANTITATIVE TRAITS
IN THE ADAPTIVE SELECTION POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY, UKRAINE
Аннотация. Анализ информации о величине и уровне суммарного расстояния большой выборки сортов и селекционных линий озимой пшеницы на дендрограммах при выращивании их в различных условиях среды (сроки посева с разницей в один месяц между первым и вторым сроком) выполнен для нахождения совпадения расстояния между количественными признаками. Идентификация сортов и селекционных линий озимой пшеницы в кластерном анализе дает возможность выделить генотипы, сбалансированные по количественным и качественным признакам, что, в свою очередь, дает возможность противостоять негативным влияниям внешней среды и формировать высокий урожай.
Ключевые слова: пшеница озимая; количественные признаки; кластерный анализ; суммарное расстояние.
Владимир Николаевич Тищенко
Vladimir Nikolaevich Tishchenko доктор сельскохозяйственных наук, профессор [email protected]
Николай Васильевич Дубенец
Nikolay Vasilyevich Dubenets [email protected]
Введение. Анализ и обсуждение ранее полученных результатов исследований по количественным признакам сортов и селекционных линий (СЛ) озимой пшеницы при использовании кластерного анализа вывело нас в интерпретации огромного объема информации на анализ дендрограмм. Была замечена важная особенность: одни и те же сорта озимой пшеницы, при идентификации их при разных условиях выращивания (сроки посева ранние и поздние - СП-1, СП-2), имели одинаковую величину и одинаковый уровень суммарного расстояния признаков по двум дендро-граммам распределения. Такое совпадение у исследуемых сортов наблюдалось на дендрограммах лучших групп кластеров. Ранее мы информировали [1; 2]
Abstract. The information analysis about the size and the level of the total distance of a large sample of winter wheat varieties and breeding lines in the dendrograms when growing them in different environments (sowing time with a difference of one month between the first and second term) is made to find the coincidence of the distance between the quantitative characteristics. The identification of winter wheat varieties and breeding lines in the cluster analysis makes it possible to identify genotypes balanced according to the quantitative and qualitative characteristics which in its turn makes it possible to resist the negative influence of the environment and form a high yield.
Key words: winter wheat; quantitative traits; cluster analysis; the total distance.
Анатолий Григорьевич Ищенко
Anatoly Grigoryevich Ishchenko [email protected]
о том, что кластерный анализ с помощью группирующих признаков М ЛПК позволяет идентифицировать в кластерах лучшие сорта, генотипы по урожайности и уровню формирования генеративных признаков, а также по их сбалансированности [3]. В данном сообщении изложены данные анализа дендрограмм только по лучшим группам кластеров двух сроков посева. В последующем изложении результатов исследований в центре анализа и обсуждения находится информация о величине и уровне суммарного расстояния сортов и СЛ озимой пшеницы, и этот анализ может проводиться только при условии выращивания генотипа или сорта в различных условиях среды (разница 1 месяц между СП-1 и СП-2). Совпадения по уровню и величине суммарного расстояния одних и тех же сортов или СЛ на дендрограммах дает колоссальные возможности оценки генотипа по целому ряду биологических и адаптивных свойств.
Цель настоящей статьи - установить на основе экспериментальных данных возможность использования величины и уровня суммарного расстояния в кластерном анализе для оценки сортов и СЛ озимой пшеницы по уровню адаптивности.
Методика. Нами в 2009 году был проведен анализ дендрограмм по двум строкам посева 175 сортов и СЛ озимой пшеницы.
В кластерном анализе в основу группировок по всему массиву (но отдельно по каждому сроку посева) были взяты количественные признаки - масса воздушносухого стебля, г (М5) и линейная плотность колоса (ЛПК), вычисляемая по отношению количества зерен в колосе (КЗ) к длине колоса (ДК). Параллельно с основными группирующими признаками (М ЛПК) в анализ были включены признаки генеративной части растения - масса зерна с колоса, г (М1); число зерен в колосе, шт (ЧЗ); масса колоса с семенами, г (М3); масса 1000 зерен, г (МТЗ); количество колосков в колосе, шт (КК); вегетативной части растения - высота растения, см (Н); длина коло-сонесущего междоузлия, см (ДВМ); длина колоса, см (ДК); масса растения, г (М2); масса половы колоса, г (М4) и индексы: уборочный (HI) - отношение массы зерна к массе растения, аттракции (AI) - отношение массы колоса к массе стебля, и индекс продуктивного потенциала колоса (IPP) - отношение массы зерна
к массе колоса. Кроме того в анализ включалась урожайность зерна, ц/га (УЗ) по каждому сорту и селекционной линии (СЛ).
Кластерный анализ выполнялся в модуле Cluster Analysis пакета программ STATISTICA. При построении дендрограмм использовалась евклидова метрика и метод единичной связи.
Результаты. Из 6 распределенных кластеров в анализ была взята лучшая II группа 6-го кластера СП-1, в которой сконцентрировалось 18 сортов и СЛ, а в СП-2 - лучшая VI группа, которая имела также 18 сортов и СЛ озимой пшеницы.
Следует подчеркнуть, что 18 сортов и СЛ СП-1 и СП-2, которые группировались в лучших группах (II и VI), имели самое высокое значение ряда генеративных признаков и индексов. Можно смело утверждать, что в этих группах сконцентрировались самые выдающиеся сорта и СЛ из всех 175 анализируемых образцов, которые представляют огромный интерес как для производства, так и для селекции, и по этим сортам и СЛ выстраивались дендрограммы.
В таблице 1 приведена характеристика 8 сортов озимой пшеницы, которые по результатам кластерного анализа попали в лучшие группы как в СП-1, так и в СП-2. Это сорта озимой пшеницы отечественной селекции и один сорт (IU008437) Nortonsevar-20 Югославского происхождения.
Таблица 1 - Характеристика сортов озимой пшеницы по основным количественным признакам, полученным по результатам кластерного анализа в 2009 г., СП-1, СП-2
№ каталога Наименование сорта У М1 КЗ МТЗ М3 Н М5 HI ЛПК
UA0100757 Перемога-2 СП-1 37,5 3,2 62,8 50,3 4,3 97,3 2,6 45,7 6,9
СП-2 56,3 2,6 55,9 45,9 3,5 82,8 1,8 47,7 6,8
UA0103683 Лелека СП-1 50,0 2,8 62,0 44,8 3,7 83,7 1,8 51,1 6,3
СП-2 65,0 2,7 59,3 45,5 3,6 80,8 1,7 50,8 6,5
IU008437 Nortonvesar-20 СП-1 81,3 2,9 72,8 39,8 3,7 77,6 1,8 52,6 7,1
СП-2 71,3 2,6 67,5 38,7 3,3 76,6 1,6 54,1 7,7
UA0107466 Кома СП-1 85,0 2,4 65,7 37,1 3,3 78,9 1,9 47,2 6,3
СП-2 66,3 2,4 65,3 36,9 3,2 80,4 1,6 50,0 7,0
UA0104128 Носовская-2 СП-1 43,8 2,6 55,1 47,4 3,5 73,6 1,9 48,4 6,6
СП-2 47,5 2,4 54,1 44,9 3,4 71,7 1,6 48,4 6,8
UA0106530 Экономка СП-1 47,5 2,5 55,4 44,8 3,2 80,7 1,9 49,1 7,2
СП-2 51,3 2,4 55,0 43,8 3,2 81,4 1,7 49,1 6,8
UA0106532 Колос Мироновщины СП-1 56,3 2,7 62,5 42,9 3,4 82,2 1,7 52,3 6,4
СП-2 52,5 2,5 58,1 42,9 3,1 84,0 1,8 50,5 6,7
UA0106373 Степнянка СП-1 55,0 2,6 56,1 46,7 3,4 86,7 1,9 49,3 7,1
СП-2 50,0 2,4 51,5 47,2 3,0 76,4 1,5 53,1 6,8
По результатам анализа дендрограмм (рисунок 1, рисунок 2) выделены сорта озимой пшеницы, которые имели одинаковую величину и одинаковый уровень суммарного расстояния в евклидовом измерении по двум срокам посева.
Следует отметить, что из огромного генетического разнообразия сортов и СЛ озимой пшеницы (175), признаки которых (28 признаков и селекционных индексов) были вовлечены в кластерный анализ, выделены только 2 сорта озимой пшеницы, имеющие одинаковую величину и уровень суммарного расстояния количествен-
ных признаков. Безусловно, все 8 сортов озимой пшеницы (таблица 1), которые вошли в лучшие группы по двум срокам посева, представляют огромный интерес и для производственного использования, и для селекции как исходный материал. Но исключительную ценность в адаптивном проявлении и сбалансированности количественных признаков представляют сорта озимой пшеницы Перемога 2 и Лелека. Выделенные сорта озимой пшеницы могут быть использованы в селекционном процессе как доноры адаптивности и сбалансированности по количественным признакам.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Рисунок 1 - Дендрограмма распределения сортов пшеницы озимой в ЛГ 6-го кластера, 2009 г., СП-1
70
60
50
40
30
20
10
(Ч
га i_ о S <а о. <а d
Рисунок 2 - Дендрограмма распределения сортов пшеницы озимой в ЛГ 6-го кластера, 2009 г., СП-2
Выводы. При анализе дендрограмм в кластерном анализе нами были предложены два определения: первое - это величина суммарного расстояния, которая указывает расположение сорта озимой пшеницы на дендрограмме в зависимости от евклидо-
вой метрики количественных признаков в кластерном анализе и выражается в условных единицах, и она может быть минимальной, средней и максимальной (таблица 2).
Таблица 2 - Суммарное расстояние количественных признаков сортов озимой пшеницы
по результатам кластерного анализа
Сорта озимой пшеницы СП-1 (единицы евклидовой метрики) СП-2 (единицы евклидовой метрики)
Перемога 2 68 68
Лелека 58 58
Второе определение - уровень суммарного расстояния - это расположение одного и того же сорта на двух дендрограммах, полученных в кластерном анализе при выращивании сорта озимой пшеницы в различных лимитирующих условиях среды. Мы предполагаем, что уровень суммарного расстояния может идеально точно давать оцен-
ку адаптивным свойствам сорту озимой пшеницы. Таким образом, самую точную оценку стройной взаимосвязанной системы количественных признаков генотипа в лимитирующих условиях среды может дать уровень и величина суммарного расстояния количественных признаков в кластерном анализе.
Список литературы
1 Тищенко В. Н., Чекалин Н. М., Зюков М. Е. Использование кластерного анализа для идентификации и отбора высокопродуктивных генотипов озимой пшеницы на ранних этапах селекции. // Факто-ри експериментально! еволюцй органiзмiв : Збiрник наукових праць. - Т. 2. - Киев : Аграрна наука, 2004. - С.270-278.
2 Тищенко В. Н., Чекалин Н. М., Панченко П. М. Использование кластерного анализа для идентификации и отбора высокопродуктивных генотипов озимой пшеницы в процессе селекции // Генетика и
биотехнология XXI века. Фундаментальные и прикладные аспекты : материалы международной науч. конф., 3-6 дек. 2008 г. / Н. П. Максимова (отв. ред.) [и др.]. - Минск : Изд. центр БГУ, 2008. - 364 с.
3 Тищенко В. Н., Панченко П. М., Чернышева О. П. Идентификация сортов и селекционных линий пшеницы озимой по сбалансированности количественных признаков с использованием кластерного анализа // Вестник Полтавской государственной аграрной академии. - 2014. - № 3. - С.28-35.
