Inheritance of productive tillering in F1 soft winter wheat using the short-statured variety Bilotserkivska napivkarlykova as the maternal parent
DOI:
https://doi.org/10.31359/2413.7642.2026.1.292Keywords:
winter wheat, productivity, plant height, hybridization, inheritance, degree of phenotypic dominance, hypothetical heterosis, true heterosisAbstract
Formulation of the problem. The growing demand for food under limited arable land resources and increasing impact of climatic factors necessitates the development of high-yielding and adaptive soft winter wheat varieties. Quantitative productivity traits are characterized by a complex polygenic nature and are strongly modified by environmental conditions, which complicates the prediction of their inheritance in hybrids. Therefore, studying the expression and inheritance patterns of productive tillering is of particular relevance for improving the efficiency of breeding programs and developing new genotypes with high yield potential and adaptability. Purpose. To determine the expression of productive tillering in parental forms and F₁ hybrids of soft winter wheat and to identify the type of inheritance when using the short-stemmed variety Bilotserkivska napivkarlykova as the maternal component in crosses. Methods. Under the conditions of the experimental field of the Educational and Production Center of Bila Tserkva National Agrarian University, eight hybrid combinations obtained from crossing varieties differing in plant height were studied over three years. Biometric analysis was conducted on an average sample of 25 plants in three replications. Results. The study revealed significant variability in productive tillering depending on the selected crossing combinations and year conditions. The lowest values of productive tillering in 2021 were caused by early cessation of autumn vegetation, very late resumption of spring vegetation, and insufficient precipitation in April. During 2019–2022, when the short-stemmed variety Bilotserkivska napivkarlykova was used as the maternal form, the predominant type of inheritance of productive tillering was positive overdominance, observed in 66.7% of hybrids with the degree of phenotypic dominance hp = 1.1–88.0. A stable expression of hypothetical and true heterosis over three years was found in the combinations Bilotserkivska napivkarlykova / Albatros odeskyi (Ht = 8.2–178.4%; Hbt = 0.7–127.4%), Bilotserkivska napivkarlykova / Vidrada (Ht = 18.5–133.3%; Hbt = 4.4–111.6%), and Bilotserkivska napivkarlykova / Pylypivka (Ht = 7.1–88.0%; Hbt = 4.7–70.5%). Conclusions. A significant influence of parental components on the formation of productive tillering, the degree of phenotypic dominance, and heterosis in F1 hybrids was established. The identified hybrid combinations with stable heterosis expression over three years have practical breeding value for effective trait recombination in subsequent generations.
References
Список використаних джерел
1. Hama-Amin T. N, Towfiq S. I. Estimation of some genetic parameters using line×tester analysis of common wheat (Triticum aestivum L.). Appl. Ecol. Environ. Res. 2019. Vol. 4. No 17. P. 9735–9752. http://dx.doi.org/10.15666/aeer/1704_97359752
2. Qasim M., Ahmed W., Safdar U. et al. Effect of drought stress on fertile tillers of wheat genotypes (Triticum aestivum L.). Int. J. Agric. Biosci. 2022. Vol. 11(3). Р. 172–180. https://doi/org/10.47278/journal.ijab/2022.024
3. Awan M. J. A, Amin I., Rasheed A. et al. Knockout mutation in TaD27 enhances number of productive tillers in hexaploid wheat. Front. Genome Ed. 2024. No 6. P. 1455761. https://doi.org/10.3389/fgeed.2024.1455761
4. McKersie B. Planning for food security in a changing climate. J. Exp. Bot. 2015. Vol. 66(12). Р. 3435–3450. https://doi.org/10.1093/jxb/eru547
5. Лозінський М. В., Зінченко С. В., Самойлик М. О. та ін. Трансгресії за продуктивною кущистістю у популяцій F2 і F3 при схрещуванні пшениці м’якої озимої різних екотипів. Аграрні інновації. 2024. № 26. С. 144–149. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.26.21
6. Торяник В. М., Василенко М. О. Аналіз господарсько-цінних ознак вітчизняних сортів пшениці м’якої озимої як вихідного матеріалу для селекції нових високопродуктивних сортів в умовах Іванівської дослідно-селекційної станції. 2023. Слобожанський науковий вiсник. Серiя Природничi науки. Вип. 1. С. 39–43. https://doi.org/10.32782/naturalspu/2023.1.8
7. Білоцерківська напівкарликова. Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків. URL: https://bio.gov.ua/bioenergy/bilocerkivska-napivkarlykova (дата звернення: 20.03.2026).
8. Sandhu N., Aggarwal H., Kumar A., Augustine G., Vishnoi R., Kumar Pandey A., Chauhan H., Chhuneja P. Regulating plant architecture to enhance the future of cereal crop production. Physiologia Plantarum. 2025. Vol. 177, No 4. e70367. https://doi.org/10.1111/ppl.70367
9. Qulmamatova D. E., Baboev S.K., Buronov A.K. Genetic variability and inheritance pattern of yield components through diallel analysis in spring wheat. SABRAO J. Breed. Genet. 2022. Vol. 54(1). P. 21–29. http://doi.org/10.54910/sabrao2022.54.1.3
10. Лозінський М. В., Устинова Г. Л. Вплив генотипу та умов року на успадкування продуктивної кущистості за гібридизації різних за скоростиглістю сортів пшениці м’якої озимої. Агробіологія. 2022. № 1. С. 95–106. https://doi.org/10.33245/2310-9270-2022-171-1-95-106
11. Liu P., Yin B., Liu X., Gu L., Guo J., Yang M., Zhen W. Optimizing plant spatial competition can change phytohormone content and promote tillering, thereby improving wheat yield. Front Plant Sci. 2023. Vol 6(14). P. 1147711. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1147711
12. Liang Y., Zhai J., Ning J., Wang Y. Adaptive plasticity of wheat tillering for high yield in fluctuating environments. Molecular Plant. 2025. Vol. 19, No 3. P. 447–449. https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.12.024
13. Zhang N., Liu Y., Gui S., Wang Y. Regulation of tillering and panicle branching in rice and wheat. J Genet Genomics. 2025. Vol. 52(7). P. 869–886. https://doi.org/10.1016/j.jgg.2024.12.005
14. Feng X., Yang L., Kang S. et al. Tiller growth and mortality in winter wheat as affected by carbon and nitrogen partitioning via stem internode structure. Field Crops Research. 2025. Vol. 330. P. 109970. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2025.109970.
15. Філіцька О. О. Особливості успадкування довжини головного колоса за гібридизації різних за висотою сортів пшениці м’якої озимої. Аграрні інновації. 2022. № 16. С. 143–149. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.16.22
16. Zewdu D., Mekonnen F., Geleta N., Abebe K. Genetic variability, heritability and genetic advance for yield and yield related traits of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. International Journal of Economic Plants. 2024. Vol. 11(1). P. 38–47. https://doi.org/10.23910/2/2024.5039b
17. Ермантраут Е. Р., Карпук Л. М., Вахній С. П., Козак Л. А., Павліченко А. А., Філіпова Л. М. Методика наукових досліджень. Біла Церква : ТОВ «Білоцерківдрук», 2018. 104 с. URL: https://rep.btsau.edu.ua/bitstream/BNAU/1549/3/metodyka_nauk_dosl.pdf (дата звернення: 24.03.2026).
18. Опря А. Т., Дорогань-Писаренко Л. О., Єгорова О. В., Кононенко Ж. А. Статистика: навчальний посібник. Київ: Центр учбової літератури, 2014. 536 с. URL: https://dspace.pdau.edu.ua/handle/123456789/12446 (дата звернення: 21.03.2026).
19. Griffing B. Analysis of quantitative gene-action by constant parent regression and related techniques. Genetics. 1950. No. 35(3). P. 303–321. https://doi.org/10.1093/genetics/35.3.303
20. Matzinger D. F., Mannand T. J., Cockerham C. C. Diallel cross in Nicotiana tabacum. Crop Science. 1962. No. 2. P. 238–286. https://doi.org/10.2135/cropsci1962.0011183X000200050006x
21. Fonseca S., Patterson F. L. Hybrid vigour in seven parent diallel crosses in common wheat (Triticum aestivum L.). Crop Science. 1968. Vol. 8. P. 85–89. https://doi.org/10.2135/CROPSCI1968.0011183X000800010025X
22. Han Y.-y., Wang K.-y., Liu Z.-q., Pan S.-h., Zhao X.-y., Zhang Q., Wang S.- f. Research on hybrid crop breeding information management system based on combining ability analysis. Sustainability. 2020. No 12. P. 4938. https://doi.org/10.3390/su12124938
23. Буняк Н. М. Ступінь фенотипового домінування кількісних ознак у гібридних популяцій F1 голозерного ячменю. Аграрні інновації. 2023. № 19. С. 127–133. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.19.20
24. Khomenko S., Fedorenko M., Chugunkova T. Inheritance of yield components and heterosis in spring durum wheat hybrids (Triticum durum Desf.). Cytology and Genetics. 2021. Vol. 55. No. 4. P. 309–316. https://www.doi.org/10.3103/S0095452721040058
25. Якимчук Р. А., Валюк В. Ф., Соболенко Л. Ю. Успадкування ознак продуктивності в гібридів F1 за схрещування спельтоїдного хемомутанта з м’якою пшеницею. Селекційно-генетична наука і освіта (Парієві читання): матеріали ХIІ Міжнародної наукової конференції (м. Умань, 20–22 березня 2023 р.). Умань, 2023. C. 248–252. URL: https://genetics.udau.edu.ua/assets/files/01.01.2021-2022-konferen-parievi-chitannya/parievi-chitannya-10.05.2023.pdf (дата звернення: 28.03.2026).
26. Бакуменко О. М., Осьмачко О. М., Власенко В. А. Комбінаційна здатність сортів пшениці озимої Крижинка та Смуглянка: монографія. Суми: Мрія, 2019. 194 с. URL: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/7298/1/.pdf (дата звернення: 24.03.2026).
27. Лозінський М.В. Успадкування і трансгресивна мінливість загальної і продуктивної кущистості внутрішньовидових гібридів пшениці озимої. Агробіологія. 2015. №2. С. 53–56. URL: https://agrobiologiya.btsau.edu.ua/sites/default/files/visnyky/agrobiologiya/lozinski.pdf (дата звернення: 24.03.2026).
28. Лучна І. С. Успадкування основних елементів продуктивності у гібридів F1 пшениці озимої в процесі створення стійкого до хвороб вихідного матеріалу. Селекція і насінництво. 2013. № 103. С. 154–160. https://doi.org/10.30835/2413-7510.2013.54085
REFERENCES
1. Hama-Amin, T. N., & Towfiq, S. I. (2019). Estimation of some genetic parameters using line×tester analysis of common wheat (Triticum aestivum L.). Appl. Ecol. Environ. Res., 17(4), 9735–9752. http://dx.doi.org/10.15666/aeer/1704_97359752
2. Qasim, M., Ahmed, W., Safdar, U., & Maqbool R. (2022). Effect of drought stress on fertile tillers of wheat genotypes (Triticum aestivum L.). Int. J. Agric. Biosci., 11(3), 172–180. https://doi/org/10.47278/journal.ijab/2022.024
3. Awan, M. J. A., Amin, I., Rasheed, A., Saeed, N. A., & Mansoor, S. (2024). Knockout mutation in TaD27 enhances number of productive tillers in hexaploid wheat. Front. Genome Ed., 6, 1455761. https://doi.org/10.3389/fgeed.2024.1455761
4. McKersie, B. (2015). Planning for food security in a changing climate. J. Exp. Bot., 66(12), 3435–3450. https://doi.org/10.1093/jxb/eru547
5. Lozinskyi, M. V., Zinchenko, S. V., Samoilyk, M. O., Ustynova, H. L., & Filitska, O. O. (2024). Transgressions in productive tillering in F2 and F3 populations at crossing of winter bread wheat of different ecotypes. Agrarian innovations, 26, 144–149. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.26.21 [in Ukrainian].
6. Torianyk, V. M. & Vasylenko, M. O. (2023). Analysis of agronomic traits of domestic soft winter wheat varieties as source material for the breeding of new high-yielding varieties at the Ivanivka Research and Breeding Station. Sloboda Scientific Journal. Natural Sciences, 1, 39–43. https://doi.org/10.32782/naturalspu/2023.1.8 [in Ukrainian].
7. Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beets (2026). Bilotserkivska semi-dwarf. URL: https://bio.gov.ua/bioenergy/bilocerkivska-napivkarlykova [in Ukrainian].
8. Sandhu, N., Aggarwal, H., Kumar, A., Augustine, G., Vishnoi, R., Kumar Pandey, A., Chauhan, H. & Chhuneja, P. (2025). Regulating plant architecture to enhance the future of cereal crop production. Physiologia Plantarum, 177 (4), 70367. https://doi.org/10.1111/ppl.70367 [in Ukrainian].
9. Qulmamatova, D. E., Baboev, S. K., & Buronov, A. K. (2022). Genetic variability and inheritance pattern of yield components through diallel analysis in spring wheat. SABRAO J. Breed. Gen., 54(1), 21–29. http://doi.org/10.54910/sabrao2022.54.1.3
10 Lozinskyi, M. V., & Ustynova, H. L. (2022). The influence of genotype and conditions of the year on the inheritance of productive bushiness at hybridization of soft winter wheat cultivars that differ in early maturation. Agrobiology, 1, 95–106. https://doi.org/10.33245/2310-9270-2022-171-1-95-106 [in Ukrainian].
11. Liu, P., Yin, B., Liu, X., Gu, L., Guo, J., Yang, M. & Zhen W. (2023). Optimizing plant spatial competition can change phytohormone content and promote tillering, thereby improving wheat yield. Front Plant Sci, 6(14), 1147711. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1147711
12. Liang, Y., Zhai, J., Ning, J. & Wang, Y. (2025). Adaptive plasticity of wheat tillering for high yield in fluctuating environments. Molecular Plant, 19(3), 447–449. https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.12.024
13. Zhang, N., Liu, Y., Gui, S. & Wang, Y. (2025). Regulation of tillering and panicle branching in rice and wheat. J Genet Genomics, 52(7), 869–886. https://doi.org/10.1016/j.jgg.2024.12.005
14. Feng, X., Yang, L., Kang, S. et al. (2025). Tiller growth and mortality in winter wheat as affected by carbon and nitrogen partitioning via stem internode structure. Field Crops Research, 330, 109970. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2025.109970.
15. Filitska, O. O. (2022). Peculiarities of the inheritance of the length of the main spike in hybridisation of varieties of different height of soft winter wheat. Agrarian innovations, 16, 143–149. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.16.22 [in Ukrainian].
16. Zewdu, D., Mekonnen, F., Geleta, N. & Abebe, K. (2024). Genetic variability, heritability and genetic advance for yield and yield related traits of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. International Journal of Economic Plants, 11(1), 38–47. https://doi.org/10.23910/2/2024.5039b
17. Ermantraut, E. R., Karpuk, L. M., Vakhnii, S. P., Kozak, L. A., Pavlichenko, A. A., & Filipova, L. M. (2018). Methodology of scientific research. Bila Tserkva: Bilotserkivdruk. URL: https://rep.btsau.edu.ua/bitstream/BNAU/1549/3/metodyka_nauk_dosl.pdf [in Ukrainian].
[18] Opria, A. T., Dorohan-Pysarenko, L. O., Yehorova, O. V., & Kononenko, Zh. A. (2014). Statistics: a study guide. Kyiv: Centre for Educational Literature. URL: https://dspace.pdau.edu.ua/handle/123456789/12446 [in Ukrainian].
19. Griffing, B. (1950). Analysis of quantitative gene action by constant parent regression and related techniques. Genetics, 35(3), 303–321. https://doi.org/10.1093/genetics/35.3.303
20. Matzinger, D. F., Mann, T. J., & Cockerham, C. C. (1962). Diallel cross in Nicotiana tabacum. Crop Science, 2, 238–286. https://doi.org/10.2135/cropsci1962.0011183X000200050006x
21. Fonseca, S., & Patterson, F. L. (1968). Hybrid vigour in seven parent diallel crosses in common wheat (Triticum aestivum L.). Crop Science, 8, 85–89. https://doi.org/10.2135/CROPSCI1968.0011183X000800010025X
22. Han, Y. Y., Wang, K. Y., Liu, Z. Q., Pan, S.-h., Zhao, X.-y., Zhang, Q. & Wang, S.- f. (2020). Research on hybrid crop breeding information management system based on combining ability analysis. Sustainability, 12, 4938. https://doi.org/10.3390/su12124938
23. Buniak, N. M. (2023). The degree of phenotypic dominance of quantitative traits in F1 hybrid populations of naked barley. Agrarian innovations, 19, 127–133. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.19.20 [in Ukrainian].
24. Khomenko, S., Fedorenko, M., & Chugunkova, T. (2021). Inheritance of yield components and heterosis in spring durum wheat hybrids (Triticum durum Desf.). Cytology and Genetics, 55(4), 309–316. https://www.doi.org/10.3103/S0095452721040058
25. Yakymchuk, R. A., Valiuk, V. F. & Sobolenko, L. Yu. (2023). Inheritance of productivity traits in F1 hybrids from crossing a speltoid chemomutant with bread wheat. Breeding and Genetic Science and Education (Parii Readings): Proceedings of the XII International Scientific Conference (Uman, 20–22 March 2023). Uman, 248–252. URL: https://genetics.udau.edu.ua/assets/files/01.01.2021-2022-konferen-parievi-chitannya/parievi-chitannya-10.05.2023.pdf [in Ukrainian].
26. Bakumenko, O. M., Osmachko, O. M. & Vlasenko, V. A. (2019). Combining ability of winter wheat varieties Kryzhynka and Smuhlianka: monograph. Sumy: Mriia. URL: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/7298/1/.pdf [in Ukrainian].
27. Lozinskyi, M. V. (2015). Inheritance and transgressive variability of general and productive tillering in intraspecific hybrids of winter wheat. Agrobiology, 2, 53–56. URL: https://agrobiologiya.btsau.edu.ua/sites/default/files/visnyky/agrobiologiya/lozinski.pdf [in Ukrainian].
28. Luchna I. S. (2013). Inheritance of key performance traits in F1 winter wheat hybrids during the development of disease-resistant breeding stock. Plant Breeding and Seed Production, 103, 154–160. https://doi.org/10.30835/2413-7510.2013.54085
