Positive changes under action of classical supermutagens in winter wheat local plant material

Abstract

Developing reliable sources of novel variation for winter wheat remains a priority for both direct varietal release and for developing stronger parental pools in recombination programs. In this work, we systematically tested two classical chemical mutagens, ethyl methanesulfonate (EMS 0.025%, 0.05%, 0.10%) and sodium azide (SA 0.01%, 0.025%, 0.05%, 0.10%), to determine dose ranges that generate useful phenotypic and quality shifts without unacceptable fitness impairments. Seeds of two contrasting cultivars, Spivanka and Altigo, were soaked for 24 hours following established mutagenesis protocols and subsequently selected for agronomically relevant traits. Clear, dosedependent patterns emerged. The most informative and practically valuable spectra were obtained at mid-low levels: EMS at 0.05–0.10% and SA at 0.025–0.050%. By contrast, increasing SA to 0.10% reliably elevated the gross mutation rate but diluted efficiency, increasing neutral or undesirable changes. Genotype shaped outcomes in predictable ways. Spivanka consistently produced stature-reduced selections, short-stem variants arose under both agents, making it a reliable source for height reduction and lodging resistance. Altigo, while less responsive for simple shortstem types, excelled in semi-dwarf, dwarf categories, and generated more long-spike phenotypes. It also yielded a higher frequency of disease-tolerant selections and showed stronger quality-oriented responses. Розробка надійних джерел нової варіації для озимої пшениці залишається пріоритетом як для прямого сортового виведення, так і для створення сильніших батьківських пулів у програмах рекомбінації. У цій роботі ми систематично протестували два класичні хімічні мутагени: етилметансульфонат (EMS 0,025%, 0,05%, 0,10%) та азид натрію (SA 0,01%, 0,025%, 0,05%, 0,10%), щоб визначити діапазони доз, які генерують корисні фенотипічні та якісні зміни без неприйнятних порушень пристосованості. Насіння двох контрастних сортів, Співанка та Альтіго, замочували протягом 24 годин відповідно до встановлених протоколів мутагенезу, а потім відбирали за агрономічно значущими ознаками. Виявилися чіткі, дозозалежні закономірності. Найбільш інформативні та практично цінні спектри були отримані при середньо-низьких рівнях: EMS 0,05–0,10% та SA 0,025–0,050%. На противагу цьому, збільшення SA до 0,10% надійно підвищувало загальний рівень мутацій, але розбавляло ефективність, збільшуючи нейтральні або небажані зміни. Генотип формував результати передбачуваним чином. Співанка послідовно давала відбори зі зниженим зростом, варіанти з коротким стеблом виникали під дією обох агентів, що робить її надійним джерелом для зниження висоти та стійкості до вилягання. Альтіго, хоча й менш чутливий до простих типів з коротким стеблом, переважав у напівкарликових та карликових категоріях та генерував більше фенотипів з довгим колосом. Він також забезпечив вищу частоту відборів, стійких до хвороб, та продемонстрував сильніші реакції, орієнтовані на якість.