Characterisation of Serbian durum wheat genotypes based on UPOV-defined characteristics

Abstract

Estimation of the level of durum wheat germplasm genetic diversity is important for its classification and efficient use in breeding programmes. The aim of this study was to assess genetic diversity of durum wheat genotypes developed at the Institute of Field and Vegetable Crops in Novi Sad, Serbia, with 26 morphological characteristics based on the International Union for Protection of New Varieties of Plants guidelines. The Shannon diversity index was used as an indicator of morphological diversity and it ranged from 0.283 for glaucosity of lower side of the flag leaf blade and density of hairiness of uppermost node of the culm, to 0.950 for the ear colour, with the mean value of 0.616, indicating a medium to high level of morphological diversity. On average, the diversity was higher for traits relating to generative organs than for those associated with vegetative plant organs. The 21 morphological characteristics were sufficient to distinguish unique profiles of all durum wheat genotypes. The estimation of varietal diversity and identification of morphological characteristics with the highest discriminative power were done by multiple correspondence analysis. The traits that contributed the most to the distinction of genotypes were the ear colouration, length of beak of the lower glume, lower glume shape, ear length of awns at tip relative to ear length and colour of awns. Morphological characterization using the traits with the highest discriminative power could be a useful complementary method for durum wheat germplasm classification and diversity analysis.

Ocena genetičke raznolikosti germplazme tvrde pšenice je važna za njenu klasifikaciju i efikasno korišćenje u oplemenjivačkim programma. Cilj ovog rada bio je da se proceni genetička raznolikost genotipova tvrde pšenice stvorenih u Institutu za ratarstvo i povrtarstvo u Novom Sadu, sa 26 morfoloških osobina prema uputstvu Međunarodne unije za zaštitu novih biljnih sorti (UPOV). Šenonov indeks diverziteta je korišćen kao indikator morfološke raznolikosti i kretao se od 0,283 za prevlaku na rukavcu zastavičara i dlakavosti vršne internodije, do 0,950 za boju klasa. Prosečna vrednost Šenonovog indeksa od 0,616 ukazuje na srednje visok nivo morfološke raznolikosti. U proseku, raznovrsnost je bila veća za osobine koje se odnose na generativne biljne organe nego za vegetativne. Utvrđeno je da je 21 morfološka osobina bila dovoljna za razlikovanje jedinstvenih profila svih genotipova tvrde pšenice. Procena sortne raznolikosti i identifikacija morfoloških osobina sa najvećim diskriminativnim vrednostima je urađena pomoću višestruke korespodentne analize. Osobine koje su najviše doprinele razlikovanju genotipova su bile: boja klasa, dužina zadnje strane glume, oblik donje glume, odnos dužine osja i klasa, kao i boja osja. Morfološka karakterizacija pomoću osobina sa najvećim diskriminativnim vrednostima može biti korisna dopunska metoda za klasifikaciju i analizu diverziteta germplazme tvrde pšenice.