Selection of Advanced Mutant Wheat (Triticum aestivum L.) Lines Based on Yield and Quality Parameters

Year 2020, Volume: 7 Issue: 1, 87 - 95, 25.01.2020

İrfan Öztürk , Ayşe Şen Tuğba Hilal Kılıç Şahinde Şili

https://doi.org/10.30910/turkjans.680019

Abstract

In the presented research, conventional gamma ray mutagenesis was used to develop new mutant line(s), which have such characters moderate and/or high yielding, semi dwarf and early maturing. Thus, Selimiye cultivar, TCI2066 and three sisters’ line of TCI2021 were irradiated with 200 Gy gamma rays and segregated up to sixth generations. 15 advanced mutant lines from M6 generation and their parent and five commercial wheat cultivars, which have superior characters than others were evaluated according to some agronomic parameters, such as grain yield (GY), thousand kernel weight (TKW), test weight (TW), protein content (PRT), hardness (HARD), days of heading and plant height, under field condition during 2012-2014 growing years in Edirne, Turkey. As a result of study, the highest grain yield was determined from the mutant lines derived from Selimiye wheat cultivar than commercial cultivars. The mutant lines of TCI2021-21M4-2 and TCI2021-23M5-2 were given the highest value in terms of protein content, and the highest hardness values were determined from the mutant lines of TCI2066-9M2-3, TCI2066-9M2-1 and TCI2021-21M4-2, respectively. The mutant line of TCI2021-12M3-8 was measured the shortest one among them. Additionally, a strong positive correlation was determined between GY and TKW, and TW in both growing season. In conclusion, gamma ray mutagenesis had efficiently used in local bread wheat improving programmes to develop mutant lines with superior characters, and TKW and TW could be used as selection criteria for maintaining grain yield under divers rainfall conditions of Trakya Region.

Keywords

Bread wheat, gamma ray mutagenesis

İleri Kademe Ekmeklik Buğday (Triticum aestivum L.) Mutant Hatlarının Verim ve Kalite Parametrelerine Göre Seleksiyonu

Abstract

Araştırmada, orta veya yüksek verimli, yarı cüce ve erken olgunlaşmaya sahip olan yeni mutant hatlar geliştirmek için geleneksel gamma ışını mutagenesi kullanılmıştır. Selimiye çeşidi, TCI2066 ve TCI2021’in üç hattı 200 Gy gama ışınları ile ışınlanmış ve M6 generasyonu elde edilmiştir. M6 generasyonundan seçilen on beş ileri kademe mutant hattı ve ebeveyn hatları ve beş buğday çeşidi dane verimi, bin tane ağırlığı, hektolitre ağırlığı, protein, sertlik, başaklanma gün sayısı ve bitki boyu gibi agronomik parametrelere göre Edirne’de 2012-2014 yılları arasında tarla koşullarında değerlendirilmiştir. Araştırma sonucuna göre en yüksek verim Selimiye çeşidinin mutant hatlarında belirlenmiştir. TCI2021-21M4-2 ve TCI2021-23M5-2 hatlarında en yüksek protein oranı, tane sertliği ise TCI2066-9M2-3, TCI2066-9M2-1 ve TCI2021-21M4-2 hatlarında belirlenmiştir. TCI2021-12M3-8 mutant hattında en kısa bitki boyu ölçülmüştür. Tane verimi ile bin tane ağırlığı ve hektolitre ağırlığı arasında her iki ekim yılında da olumlu ve önemli ilişki belirlenmiştir. Sonuç olarak gamma ışını mutagenesi ekmeklik buğday programında iyi karakterlere sahip mutant hatları geliştirmede etkili bir şekilde kullanılmıştır. Bin tane ağırlığı ve hektolitre ağırlığı Trakya Bölgesinde farklı yağış koşullarında tane verimi için seleksiyon kriteri olarak kullanılabilen karakterler olmuştur.

Keywords

Ekmeklik buğday, gama ışını mutagenesi

References

• Akçura, M. 2009. Genetic variability and interrelationship among grain yield and some quality traits in Turkish winter durum wheat landraces. Turk J. Agric. For 33 (2009) 547-556. doi:10.3906/tar-0903-5.
• Akcura, M. 2011. The relationships of some traits in Turkish winter bread wheat landraces. Turk. J. Agric. For., 35(2): 115-125.
• Atlı, A. 1987. Kışlık Tahıl Üretim Bölgelerimizde Yetiştirilen Bazı Ekmeklik ve Makarnalık Buğday Çeşitlerinin Kaliteleri ile Kalite Karakterlerinin Stabilitesi Üzerine Araştırmalar. Türkiye Tahıl Sempozyumu, s: 443-455. Bursa.
• Atlı, A. 1999. Buğday ve Ürünleri Kalitesi. Hububat Simpozyomu. 8-11 Haziran 1999. Konya. S. 499-502.
• Aydoğan, S., Soylu, S. 2017. Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Verim ve Verim Öğeleri ile Bazı Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi. (Determination of Yield, Yield Components and Some Quality Properties of Bread Wheat Varieties). Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 2017, 26 (1): 24-30.
• Aydın, N., Şerment, C., Mut, Z., Bayramoğlu, H.O., Özcan, H. 2010. Path analysis of yield and some agronomic and quality traits of bread wheat (Triticum aestivum L.) under different environments. African J Biotech. 9:5131-5134.
• Bilgin, O., Korkut, K.Z., Başer, İ., Dağlıoğlu, O., Öztürk, İ., Kahraman, T. 2008. Determination of Variability between Grain Yield and Yield Components of Durum Wheat Varieties (Triticum durum Desf.) in Thrace Region. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi (Journal of Tekirdağ Agricultural Faculty). P: 101-109. Tekirdağ, Turkey.
• Bilgin, O., Korkut, K. Z., Başer, İ., Dağlioğlu, O., Öztürk, İ., Kahraman, T., Balkan A. 2011. Genetic Variation and Inter-Relationship of Some Morpho-Physiological Traits in Durum Wheat (Triticum Durum L. Desf.). Pak. J. Bot., 43(1): 253-260, 2011.
• Borzouei, A., Kafi, M., Khazaei, H., Naseriyan, B., Majdabadi, A. 2010. Effects of gamma radiation on germination and physiological aspects of wheat (Triticum aestivum L.) seedlings. Pak. J. Bot., 42 (4): 2281-2290.
• Boz, H., Gerçekaslan, K.E., Karaoğlu, M.M., Kotancılar, H.G. 2012. Differences in some physical and chemical properties of wheat grains from different parts within the spike. Turk. J. Agric. For 36: 309-316.
• D’Egidio, M.G. 2001. Composition and quality of durum wheat and pasta products. In: Durum Wheat Samolina and Pasta Quality: Recent Achievement and New Trends (Eds. J Abecais, JC Autran, P Feillet). INRA, Paris, pp: 93-112.
• Eberhart, S.A. Russell, W.A. 1969. Yield stability for a 10-line diallel of single-cross and double-cross maize hybrids. Crop Sci. 9, 357-361.
• Elgün, A., Türker, S., Bilgiçli, N. 2001. Tahıl ve ürünlerinde analitik kalite kontrolü. Selçuk Üniv. Ziraat Fak. Gıda Müh. Bölümü. Yayın No: 2, Konya.
• Finlay, K.W., Wilkinson, G.N. 1963. The Analysis of Adaptation in a Plant Breeding Programme. Aust. J. Agric.Res., 14: 742-754.
• Gomez, K.A., Gomez, A.A. 1984. Statistical Procedures for Agricultural Research. 2nd Ed. John Willey and Sons, Inc. New York. 641.
• Güngör, H., Akgöl, B. 2015. Kırklareli Ekolojik Koşullarında Makarnalık Buğday Genotiplerinin Verim ve Kalite Özelliklerinin Biplot Analiz Yöntemi ile Değerlendirilmesi. (Turkish Journal of Agrıcultural and Natural Sciences) Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 2(3): 256–267.
• Kalaycı, M. 2005. Örneklerle Jump Kullanımı ve Tarımsal Araştırma için Varyans Analiz Modelleri. Anadolu Tarımsal Araştırma Enst. Müd. Yayınları, Yayın No: 21, Eskişehir.
• Kara, R., Dalkılıç, A.Y., Gezginç, H., Yılmaz, M.F. 2016. Kahramanmaraş Koşullarında Bazı Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Verim ve Verim Unsurları Yönünden Değerlendirilmesi. (Turkish Journal of Agrıcultural and Natural Sciences) Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 3(2): 172–183.
• Kenzhebayeva, S.S., Doktyrbay, G., Capstaff, N.M., Sarsu, F., Omirbekova, N.Z., Eilam, T., Tashenev, D.K. Miller, A.J. 2017. Searching a spring wheat mutation resource for correlations between yield, grain size and quality parameters. J Crop Improvement 31: 209-228.
• Knott, D.R. 1991. What determines the success of mutation breeding? IAEA, V.1. p. 111-118.
• Konzak, C.F. 1987. Mutations and Mutation Breeding. In: E.G. Heyne (ed.), Wheat and Wheat Improvement, Second Edition, 428-443, ASA. CSSA. SSSA. Inc. Press, Madison, WI, USA. Köksel, H., Sivri, D., Özboy, O., Başman, A., Karacan, H.D. 2000. Hububat Laboratuarı El Kitabı. Hacettepe Üni. Müh. Fak. Yay. No:47, Ankara, Türkiye. (Handbook of the Cereal Laboratory. Hacettepe Uni. Fac. of Eng. No: 47, Ankara, Turkey)
• Mızrak, G. 2011. Buğdayın Hikayesi. Türkiye Ziraat Odaları Birliği. Yayın No: 227. Şubat 2011, Ankara. ISBN: 978-975-8629-69-5.
• Niu, N., Arief, V.N., DeLacy, I.H., Lush, D., Sheppard, J., Zhang, G., Dieters, M.J. 2010. Genetic gain in yield protein over two cycles of a wheat recurrent selection program. Breeding Sci. 60: 181-186.
• Öztürk, İ. Korkut, K.Z. 2011. Characterization of Drought Resistance and Its Relations with Quality in Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Genotypes. Ph. D. Thesis, Sep. 2011. Tekirdağ, Turkey.
• Öztürk, İ., Korkut, Z.K. 2017. Drought Effect in Different Level of Plant Development Stage on Quality Characters in Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Genotypes. Journal of Central Research Institute for Field Crops, 2017, 26 (2): 170−179.
• Öztürk, İ., Korkut, Z.K. 2018. Effect of Drought Stress Condition on Different Plant Growth Stages on Some Physiological Traits in Bread Wheat (Triticun aestivum L.) Genotypes. Turkish Journal of Agricultural and Natural Sciences, 5(4): 375-385, 2018.
• Pena, R.J. 2008. Improving or preserving bread making quality while enhancing grain yield in wheat. International Symposium on Wheat Yield Potential: Challenges to International Wheat Breeding. Mexico, D.F.: CIMMYT. p: 171-174.
• Peterson, C.J., Graybosch, R.A., Shelton, D.R., Baenziger, P.S. 1998. Baking quality of hard red winter wheat: Response of cultivars to environments in the Great Plains. Euphytica 100 (1-3): 157-162.
• Sağlam, A.C., Özdemir, G., Çinkılıç, L. 2015. TR21 Trakya Bölgesi Tarımsal Üretiminde Yer Alabilecek Tibbi-aromatik Bitkiler ve Süs Bitkileri, Tekirdağ, http://trakya2023.com/uploads/docs/1442016V3qk6z.pdf.
• Sakin, M. A., Yıldırım, A., Gökmen, S. 2004. The evaluation of agronomic traits of durum wheat (Triticum durum Desf.) mutants. Pak. J. Biol. Sci., 7(4): 571-576.
• Sakin, M. A., Yıldırım, A., Gökmen, S. 2005. Determining some yield and quality characteristics of mutants induced from a durum wheat (Triticum durum Desf.) cultivar. Turk. J. Agric. For., 29: 61-67.
• Shah, T.M., Atta, B.M., Mirza, J.I., Haq, M.A. 2012. Radio-Sensitivity of various chickpea genotypes in M1 generation II-field studies. Pak. J. Bot., 44(2): 631-634. Shewry, P.R. 2009. Wheat. J. Exp. Bot. 60: 1537-1553.
• Sostaric, J., Begic, S., Salkic, B., Kovacevic, V., Markovic, M. 2014. Variation of winter wheat yields in Croatia and Bosnia and Herzegovina among years with aspect of climatic changes. Turkish Journal of Agricultural and Natural Sciences. Special Issue: 1, p: 1364-1368.
• Şen, A., Öztürk, İ., Yaycili, O., Alikamanoğlu, S. 2017. Drought Tolerance in Irradiated Wheat Mutants Studied by Genetic and Biochemical Markers, Journal of Plant Growth Regulation, DOI: 10.1007/s00344-017-9668-8.
• Şen, A., Öztürk, İ. 2018. Drought tolerance level in BC2F2 wheat individuals using stress related biomarkers. Proceeding Book. International Congress on Agricultural and Animal Science. P: 642-645. 7-9 Nov 2018. Alanya. Turkey.
• Tekdal, S., Kendal, E., Ayana, B. 2014. İleri Kademe Makarnalık Buğday Hatlarının Verim ve Bazı Kalite Özelliklerinin Biplot Analiz Yöntemi ile Değerlendirilmesi. (Turkish Journal of Agrıcultural and Natural Sciences) Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 1(3): 322-330.
• Thapa, C.B. 2004. Effect of acute exposure of gamma rays on seed germination and seedling growth of Pinus kesiya Gord and P. wallichiana A.B. Jacks. Our Nature, 2: 13-17. Tosun, M., Yüce, S., Erkul, A., Ege, H. 2006. Kuru ve Sulu Koşullarda Yetiştirilen Buğdayın Bazı Agronomik ve Kalite Özelliklerinin Direkt Seleksiyona Karşı İndirekt Seleksiyon Etkinliği. Ege Üniv. Ziraat Fak. Derg., 2006, 43(2): 53-62.
• Yağdı, K., Sözen, E. 2009. Heritability, variance components and correlations of yield and quality traits in durum wheat (Triticum durum Desf.). Pak. J. Bot., 41(2): 753-759.