Advantageous of chemical high genetic active mutagens action on well local-adapted bread wheat germplasm

Abstract

Creating new sources of diversity in winter wheat is essential both for cultivation of new varieties and strengthening parental pools in crossing schemes. In this study, we assessed two classical mutagens, ethyl methanesulfonate (EMS at 0.025%, 0.05%, 0.1%) and sodium azide (SA at 0.01%, 0.025%, 0.05%, 0.1%), to identify operational dose windows that shift phenotype and grain quality without unacceptable vitality harm. Seeds of two contrasting cultivars, Vezha and Ihrysta, were soaked for 24 h according to standard protocols and were analyzed for agronomic and technological traits. Responses were both dose-responsive and genotype-dependent. The best results were produced by the intermediate, average-low doses: SA 0.025–0.05% and EMS 0.05% (with EMS 0.1% being useful for a few target traits). Elevating SA concentration to 0.1% increased the raw mutation count, but lowered the efficiency, as fewer positive or perspective lines were obtained, while the incidence of undesirable changes was higher. Vezha was the variety that converted induced variability into perspective material most effectively and reacted positively to both mutagen. The best variant was SA 0.05% (the highest rate of positive changes and promising lines), followed by SA 0.025% and EMS 0.05%. Vezha was the preferred donor for early ripening (SA 0.025%), for longspike architecture (SA 0.025–0.05%), and for balanced quality gains (SA 0.05%). Створення нових джерел різноманітності озимої пшениці є важливим як для вирощування нових сортів, так і для зміцнення батьківських пулів у схемах схрещування. У цьому дослідженні ми оцінили два класичні мутагени, етилметансульфонат (емс у концентрації 0,025%, 0,05%, 0,1%) та азид натрію (саліцилова кислота у концентрації 0,01%, 0,025%, 0,05%, 0,1%), щоб визначити робочі вікна доз, які змінюють фенотип та якість зерна без неприйнятної шкоди для життєздатності. Насіння двох контрастних сортів, Вежа та Іхриста, замочували протягом 24 годин згідно зі стандартними протоколами та аналізували на агрономічні та технологічні ознаки. Реакції були як дозозалежними, так і генотип-залежними. Найкращі результати були отримані за допомогою проміжних, середньо-низьких доз: саліцилова кислота 0,025–0,05% та емслова кислота 0,05% (при цьому емслова кислота 0,1% була корисною для кількох цільових ознак). Збільшення концентрації сульфату кіслоти (SA) до 0,1% збільшило кількість необроблених мутацій, але знизило ефективність, оскільки було отримано менше позитивних або перспективних ліній, тоді як частота небажаних змін була вищою. Вежа був сортом, який найефективніше перетворював індуковану мінливість на перспективний матеріал і позитивно реагував на обидва мутагени. Найкращим варіантом був сульфат кіслоти 0,05% (найвищий рівень позитивних змін та перспективних ліній), далі йшли сульфат кіслоти 0,025% та EMS 0,05%. Вежа був кращим донором для раннього дозрівання (SA 0,025%), для архітектури довгого колоса (SA 0,025–0,05%) та для збалансованого підвищення якості (SA 0,05%).