Formation of resistance of alfalfa plants in conditions of different ecological gradient for fodder use

Keywords: alfalfa, population, variety, irrigation, genotype, plasticity, yield

Abstract

Alfalfa is a perennial fodder crop grown all over the world and among fodder legumes is characterized by high productivity of fodder mass, its nutritional value with high protein content, as well as due to the root system helps increase soil fertility, protects soil from wind and water erosion. The aim of the study was to study the ecological plasticity and stability of alfalfa genotypes against the background of arid conditions of the southern Steppe of Ukraine. Materials and methods of research. The research was conducted during 2017‒2020 at the Institute of Irrigated Agriculture of the NAAS, Kherson region, Ukraine. The material for the study was 24 populations and varieties of alfalfa, which were sown under conditions of optimal (irrigation) and stressful (without irrigation) moisture. Research results and their discussion. During the research, the best conditions for irrigation were during the 2017 sowing, where the environmental conditions index (lj) was +9.21. Conditions for alfalfa sowing in 2018 and 2019 were worse, the environmental conditions index (lj) was +3.73 and +5.04, respectively. Under natural moisture conditions, the most favorable conditions were during the 2017 sowing with an environmental conditions index of 3.93, while for the 2018 and 2019 sowings they were worse – −5.34 and −8.70, respectively. The minimum yield of the populations ranged from 2.75 kg ⋅ m−2 to 6.61 kg ⋅ m−2, and the maximum – from 20.47 to 25.32 kg ⋅ m−2. Conclusions. According to the results of the assessment, the following populations were identified: the populations Ram. d. and M.g. / M.agr. are the most stable and least sensitive to deterioration of moisture conditions; the populations Elehiya and Sin(c). / Prymorka respond well to improved moisture conditions, but have a sharp decrease in yield under worse conditions, it is recommended to grow them under irrigation; the populations M.g. / P.p., LR / H and M.g. / CP-11 – plastic (form a high yield under various growing conditions), recommended for both irrigation and natural moisture.

References

1. Abdelguerfi A., Abdelguerfi-Laouar M. Forage and pasture species: The uses in Maghreb (Algeria, Morocco, and Tunisia). FAO, Rome, Italy,2002.
2. Aniskov N. I., Safonova I. V. Comparative assessment of plasticity, stability and homeostasis based on ‘1000 grain weight’ in winter rye cultivars developed at VIR. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020. Vol. 181, Issue 3. P. 56–63. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-3-56-63
3. Adaptation of landrace and variety germplasm and selection strategies for lucerne in the Mediterraneanbasin / Annicchiarico P., Pecetti L., Abdelguerfi A., Bouizgaren A., Carroni A. M., Hayek T. et al. Field Crops Research. 2011. Vol. 120, Issue 2. P. 283–291. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2010.11.003
4. Ayalneh T., Letta T., Abinasa M. Assessment of stability, adaptability and yield performance of bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars in South Eastern Ethiopia. J. Agric. & Environ. Sci. 2013. Vol. 13, Issue 7. P. 885–890. https://doi.org/10.5829/idosi.aejaes.2013.13.07.1950
5. Bagavathiannan M. V., Van Acker R. C. The Biology and Ecology of Feral Alfalfa (Medicago sativa L.) and Its Implications for Novel Trait Confinement in North America. Critical Reviews in Plant Sciences. 2009. Vol. 28, Issue 1-2. P. 69-87. https://doi.org/10.1080/07352680902753613
6. Eberhart S. A., Russell W. A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966. Vol. 6, Issue 1. P. 36–40.
7. Characterizing drought stress and trait influence on maize yield under current and future conditions / Harrison M. T., Tardieu F., Dong Z., Messina C. D., Hammer G. L. Glob. Change Biol. 2014. 20 (3). Р. 867-878. https://doi.org/10.1111/gcb.12381
8. Hussain S. S., Raza H., Afzal I., Kayani M. A. Transgenic plants for abiotic stress tolerance: Current status. Archives of Agronomy and Soil Science. 2012. Vol. 5, Issue 7. P. 693–721. https://doi.org/10.1080/03650340.2010.540010
9. Analysis of winter wheat varieties for drought resistance in the conditions of the Steppe of Ukraine (Part 2 – drought years) / Konovalova V. M., Tyshchenko A. V., Bazalii H. G., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O. Аграрні інновації. 2023. № 20. С. 82–92. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.20.13
10. Ecological plasticity and stability of winter wheat varieties in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine (part 2 – drought years) / Konovalova V. M., Tyshchenko A. V., Bazalii H. G., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O., Ochkala O. S. Аграрні інновації. 2023. № 21. С. 154–164. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.21.23
11. Analysis of winter wheat varieties for drought resistance in the conditions of the Steppe of Ukraine (Part 3 – years with different moisture supply) / Konovalova V. M., Tyshchenko A. V., Bazalii H. G., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O. Аграрні іннова- ції. 2023. № 22. С. 132–143. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.22.21
12. Ecological plasticity and stability of winter wheat varieties in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine (Part 3 – years with different moisture supply) / Konovalova V. M., Tyshchenko A. V., Bazalii H. G., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O. Аграрні іннова- ції. 2024. № 23. С. 156–166. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.23.24
13. Analysis of winter wheat varieties for drought resistance in the conditions of the Steppe of Ukraine (part 1 – years with sufficient moisture) / Konovalova V. M., Tyshchenko A. V., azalii H. H., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O. Аграрні іннова- ції. 2023. № 19. С. 140–150. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.19.22
14. Growth and nodulation of alfalfa-rhizobia symbiosis under salinity: electrolyte leakage, stomatal conductance, and chlorophyll fluorescence / Latrach L., Farissi M., Mouradi M., Makoudi B., Bouizgaren A., Ghoulam C. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2014, Vol. 38, P. 320-326. https://doi.org/10.3906/tar- 1305-52
15. Ecological plasticity and stability of winter wheat varieties in the conditions of Southern Ukraine / Lavrynenko Y., Tyshchenko A., Bazalii H., Konovalova V., Zhupyna A., Tyshchenko O., Piliarska O., Marchenko T., Fundirat K. Scientific Papers. Series A. Agronomy. 2023, Vol. LXVI, Issue 2, P. 294–301.
16. Li S., Wan L., Nie Z., Li X. Fractal and Topological Analyses and Antioxidant Defense Systems of Alfalfa (Medicago sativa L.) Root System under Drought and Rehydration Regimes. Agronomy. 2020. Vol. 10, Issue 6. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/agronomy10060805
17. Mollasadeghi V., Valizadeh M., Shahryari R., Imani A.A. Evaluation of end drought tolerance of 12 wheat genotypes by stress indices. World Applied Sciences Journal. 2011. Vol. 13, Issue 3. P. 545–551.
18. Rosielle A. A., Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Science. 1981, Vol. 21, Issue 6, P. 943–946. https://doi.org/10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x
19. Economic efficiency of growing alfalfa for seeds by inoculation with bacterial preparations / TyshchenkoA ., Tyshchenko O., Piliarska O., Marchenko T., Fundirat K., Sharii V., Konovalova V. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2023. Vol. 23, Issue 4. P. 871–878.
20. Efficacy of insecticides on seed alfalfa in the second year of life / TyshchenkoA ., Tyshchenko O., Piliarska O., Marchenko T., Fundirat K., Sharii V., Konovalova V. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2023. Vol. 23, Issue 4. P. 863–870.
21. Ecological plasticity and stability of winter wheat varieties in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine (part 1 – years with sufficient moisture) / Tyshchenko A. V., Konovalova V. M., Bazalii H. H., Fundirat K. S., Tyshchenko O. D., Reznichenko N. D., Konovalov V. O. Аграрні інновації. 2023. № 19. С. 190–200. https://doi.org/10.32848/ agrar.innov.2023.19.29
22. Tyshchenko A. V. et al. Methods of determining the drought resistance of plants. Scientific Collection «InterConf+», 33(155): with the Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference «Modern Knowledge: Research and Discoveries» (May 19-20, 2023; Vancouver, Canada) by the SPC «InterConf». A.T. International, 2023. P. 343–361. https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.05.2023.030
23. Tyshchenko A. V. et al. Methods of determining the adaptability and ecological stability of plants. Scientific Collection «InterConf+», 33(155): with the Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference «Modern Knowledge: Research and Discoveries» (May 19-20, 2023; Vancouver, Canada) by the SPC «InterConf». A.T. International, 2023. P. 324–342. https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.05.2023.029
24. Seed productivity of alfalfa varieties depending on the conditions of humidification and growth regulators in the Southern Steppe of Ukraine / Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Biliaeva I., Kuts H., Lykhovyd P., Halchenko N. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2020.Vol. 20, Issue 4. P. 551-562.
25. Evaluation of drought tolerance in alfalfa (Medicago sativa) genotypes in the conditions of osmotic stress / Tyshchenko O., Tyshchenko A., Piliarska O., Kuts H., Lykhovyd P. AgroLife Scientific Journal. 2020. Vol. 9, Issue 2. P. 353–358.
26. Alfalfa genotype selection for adaptability and stability of dry matter production / Vasconcelos E. S. D., Barioni Junior W., Cruz C. D., Ferreira R. D. P., Rassini J. B., Vilela D. Acta Sci. Agron. 2008. Vol. 30, Issue 3. P. 339–343. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v30i3.3511
27. Evaluation of breeding indices for drought tolerance in alfalfa (Medicago) genotypes / Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Dymov O., Piliarska O., Lykhovyd P. Scientific Papers. Series A. Agronomy. 2021. Vol. LXIV, Issue 2. P. 435-444.
28. Economic feasibility of application of bacterial and fungal drugs on seed-used alfalfa / Vozhehova R., Tyshchenko A., Tyshchenko O., Piliarska O., Konovalova V., Sharii V., Fundirat K. Scientific Papers Series Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2022. Vol. 22, Issue 4. P. 827–834.
29. Transgenic alfalfa plants expressing the sweet potato orange gene exhibit enhanced abiotic stress tolerance / Wang Z., Ke Q., Kim M. D., Kim S. H., Ji C. Y., Jeong J. C. et al. PLoS ONE. 2015. Vol. 10, Issue 5: e0126050. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126050
30. Бугайов В. Д., Горенський В. М. Екологічна пластичність колекційних зразків люцерни посівної за кормовою та насіннєвою продуктивністю в умовах підвищеної кислотності ґрунту. Селекція і насінництво. 2017. № 112. С. 17–25. https://doi.org/10.30835/2413-7510.2017.120413
31. Теоретичне обґрунтування та практичне використання адаптивних властивостей люцерни на півдні України: монографія / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О. Київ : Аграрна наука, 2024. 184 с.
32. Особливості прояву адаптивних ознак у селек- ційних популяцій люцерни при вирощуванні на насіння / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Димов О. М., Люта Ю. О. Вісник СумНАУ. Серія «Агрономія і біологія». 2021, Випуск 2(44), С. 3–11. https://doi.org/10.32845/agrobio.2021.2.1
33. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни кормового використання в рік сівби за математичними індексами / Вожегова Р.А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Гальченко Н. М. Аграрні інновації. 2022. № 13. С. 190–198. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.13.28
34. Оцінювання посухостійкості селекцій- ного матеріалу люцерни за показниками водного режиму в умовах Півдня України / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Димов О. М., Пілярська О. О. Plant Varieties Studying and protection. 2021. Vol. 17, No 1. С. 21–29. https://doi.org/10.21498/2518-1017.17.1.2021.228204
35. Особливості прояву адаптивних ознак у популяцій люцерни за кормового викори- стання / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Коновалова В. М. Аграрні інновації. 2022. № 14. С. 135–144. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.14.20
36. Оцінка посухостійкості популяцій люцерни за насіннєвого використання в рік сівби / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Гальченко Н. М. Аграрні інновації. 2022. № 15. С. 89–96. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.15.14
37. Визначення посухостійкості популяцій люцерни насіннєвого використання за математичними індексами / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Коновалова В. М. Вісник аграрної науки. 2023. № 1 (838). С. 40–48. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202301-05
38. Насіннєва продуктивність популяцій люцерни другого року життя та особливості прояву у них адаптивних ознак / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Коновалова В. М. Аграрні інновації. 2022. № 16. С. 94–103. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.16.15
39. Формування стійкості рослин насіннєвої люцерни в умовах різного екологічного градієнта / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Коновалова В. М. Вісник аграрної науки. 2023. № 3 (840). С. 53–62. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202303-08
40. Посухостійкість популяцій люцерни другого року за кормового використання / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Пілярська О. О., Фундират К. С., Коновалова В. М. Аграрні інновації. 2023. № 17. С. 25–36. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.17.4
41. Адаптивні ознаки та їх прояв у популяцій люцерни другого року за кормового використання / Вожегова Р. А., Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Фундират К. С., Коновалова В. М. Аграрні інновації. 2023. № 18. С. 143–155. https://doi.org/10.32848/ agrar.innov.2023.18.20
42. Урожайність та гомеостатичність колекційних зраз- ків пшениці ярої / Демидов О. А., Хоменко С. О., Чугункова Т. В., Федоренко І. В. Вісник аграрної науки. 2019. № 9. С.47–51. https://doi.org/20.31073/agrovisnyk201909-07
43. Зайцева І. О. Аналіз феноритміки та адаптивних властивостей кленів в умовах інтродукції у Степовому Придніпров’ї. Вісник Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету. 2015. № 2. С. 6–12.
44. Адаптивність та селекційна цінність сортів сої селекції Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН / Іванюк С. В., Цицюра Т. В., Семцов А. В., Темченко І. В., Вільгота М. В. Корми і кормовиробництво. 2017. № 83. С. 10–17.
45. Кордюм Е. Л., Дубина Д. В. Пластичність онтогенезу судинних рослин: молекулярні, клітинні, популяційні та ценотичні аспекти. Вісник НАН України. 2015. № 7. С. 32–36.
46. Лозінський М. В. Адаптивність селекційних номерів пшениці озимої, отриманих від схрещування різних екотипів, за кількістю колосків в головному колосі. Агробіологія: збірник наукових праць. 2018. Випуск 1(138). С. 233–243.
47. Мельник А. В., Романько Ю. О., Романько А. Ю. Адаптивний потенціал і стресостійкість сучасних сортів сої. Таврійський науковий вісник. 2020. № 113. С. 85–91. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2020.113.12
48. Екологічна пластичність сортів пшениці озимої залежно від прикореневого азотного підживлення в умовах Східного Лісостепу України / Попов С. І., Леонов О. Ю., Попова К. М., Авраменко С. В. Plant Varieties Studying and Protection. 2019. № 15, Вип. 3. С. 296–302. https://doi.org/10.21498/2518-1017.15.3.2019.181087
49. Тищенко А. В., Степанов С. С. Адаптивна здатність гібридів соняшника середньостиглої групи до абіотичних чинників в умовах Півдня України. Таврійський науковий вісник. Серія: Сільськогосподарські науки. 2024. Вип. 137. С. 292–304. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2024.137.35
50. Тищенко А. В., Степанов С. С. Екологічна стійкість середньоранніх гібридів соняшника до абіотичних чинників в умовах Півдня України. Таврійський науковий вісник. Серія: Сільськогосподарські науки. 2024. Вип. 136, Ч. 2. С. 169–180. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2024.136.2.21
51. Реакція гібридів соняшника ранньої групи стиглості на дефіцит вологи в умовах Степу України / Тищенко А. В., Степанов С. С., Тищенко О. Д., Коновалова В. М., Очкала О. С. Аграрні інновації. 2023. № 22. С. 162–174. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2023.22.25
52. Реакція гібридів соняшника середньоранньої групи стиглості на дефіцит вологи в умовах Півдня України / Тищенко А. В., Степанов С. С., Тищенко О. Д., Коновалова В. М., Очкала О. С. Аграрні інновації. 2024. № 23. С. 198–209. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.23.29
53. Реакція гібридів соняшника ранньої групи стиглості на мінеральне живлення та ґрунтові умови на півдні України / Тищенко А. В., Степанов С. С., Тищенко О. Д., Коновалова В. М., Очкала О. С. Зрошуване землеробство. 2024. № 81. С. 56–68. https://doi.org/10.32848/0135-2369.2024.81.9
54. Аналіз гібридів соняшника середньостиглої групи за різних умов зволоження на Півдні України / Тищенко А. В., Степанов С. С., Тищенко О. Д., Коновалова В. М., Очкала О. С. Аграрні інновації. 2024. № 24. С. 214–226. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.24.31
55. Реакція гібридів соняшника середньопізньої групи стиглості на різні умови зволоження на Півдні України / Тищенко А. В., Степанов С. С., Тищенко О. Д., Коновалова В. М., Очкала О. С. Аграрні інновації. 2024. № 25. С. 79–91. https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2024.25.13
56. Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Люта Ю. О. Оцінка генотипів люцерни за насіннєвою продуктивністю на посухостійкість. Таврійський науковий вісник. 2021. № 120. С. 155–168. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2021.120.21
57. Адаптивна здатність – важлива ознака в селекції рослин / Тищенко А. В., Тищенко О. Д., Люта Ю. О., Пілярська О. О. Зрошуване землеробство. 2021. № 75. С. 101–109. https://doi.org/10.32848/0135-2369.2021.75.19
Published
2025-12-14
Section
MELIORATION, ARABLE FARMING, HORTICULTURE