The role of photoperiodic reaction in the formation of drought resistance in isogenic soybean lines

DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1819
Keywords: Glycine max (L.) Merr., NILs, photoperiodic response, E genes, express analysis of drought resistance, free proline

Abstract

Мета. Аналіз ролі фотоперіодичної реакції у формуванні посухостійкості сої шляхом визначення морфологічних, фізіологічних і адаптивних показників у сортів та ізогенних ліній (NILs) з різним типом фотоперіодичної чутливості. Методи. Аналіз посухостійкості проводили експрес-методом і за вегетаційних експериментів у піщаній культурі. Для створення умов «штучної посухи», насіння пророщували з додаванням 10% розчину манітолу, в умовах вегетаційних дослідів рослини культивували за різних умов повної вологоємності (ПВ). Аналізували схожість насіння, накопичення біомаси, ростову реакцію рослин (стадія V3–V4), вміст вільного проліну у листках і коренях рослин. Результати. В умовах штучної і ґрунтової посухи встановлено, що стрес-стійкі зразки сої культурної характеризуються вищими показниками посухостійкості за параметрами схожості насіння, накопичення біомаси, зростанням кореневої системи і підвищеним вмістом проліну у дослідних рослинах. Максимальними показниками посухостійкості характеризувалися фотоперіодично нейтральні рослини, мінімальними – з короткоденною фотоперіодичною реакцією. Висновки. Припускається, що рівень посухостійкості може бути пов’язаний з фотоперіодичною чутливістю й ознакою тривалості періоду вегетації, які детерміновані у сої системою Е-генів.

References

Abdullah M. M., Waraich E. A., Ahmad M., Hussain S., Asghar H. N., Haider A., Djalovic I. Improving soybean drought tolerance via silicon-induced changes in growth, physiological, biochemical, and root characteristics. Plant Signaling & Behavior. 2025. Vol. 20 (1). 2465232. https://doi.org/10.1080/15592324.2025.2465232.

Avksentiieva O., Taran N. Drought resistance and productivity of wheat and soybean isogenic lines with different photoperiodic sensitivity. EUREKA: Life Sciences. 2016. No. 5. P. 8–17. https://doi.org/10.21303/2504-5695.2016.00226.

González A. M., Pesqueira A. M., García L., Santalla M. Effects of photoperiod and drought on flowering and growth development of protein-rich legumes under Atlantic environments. Agronomy. 2023. Vol. 13 (4). 1025. https://doi.org/10.3390/agronomy13041025.

Luo X., Yin M., He Y. Molecular genetic understanding of photoperiodic regulation of flowering time in Arabidopsis and soybean. International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23 (1). 466. https://doi.org/10.3390/ijms23010466.

Molodchenkova O. O., Sichkar V. I., Lavrova H. D., Bezkrovna L. Y., Fanin Y. S. Proline content and lectin activity in different soybean varieties during reproductive phases of development. Plant Varieties Studying and Protection. 2025. Vol. 21 (3). P. 131–136. https://doi.org/10.21498/2518-1017.21.3.2025.339314.

Moloi M. J., van der Merwe R. Drought tolerance responses in vegetable-type soybean involve a network of biochemical mechanisms at flowering and pod-filling stages. Plants. 2021. Vol. 10 (8). 1502. https://doi.org/10.3390/plants10081502.

Mwenye O. J., van Rensburg L., van Biljon A., van der Merwe R. The role of proline and root traits on selection for drought-stress tolerance in soybeans: A review. South African Journal of Plant and Soil. 2016. Vol. 33 (4). P. 245–256. https://doi.org/10.1080/02571862.2016.1148786.

Nguyen T. T. Q., Trinh L. T. H., Pham H. B. V., Le T. V., Phung T. K. H., Lee S.-H., Cheong J.-J. Evaluation of proline, soluble sugar and ABA content in soybean (Glycine max (L.)) under drought stress memory. AIMS Bioengineering. 2020. Vol. 7 (3). P. 114–123. https://doi.org/10.3934/bioeng.2020011.

Rasheed A., Mahmood A., Maqbool R., Albaqami M., Sher A., Sattar A., Bakhsh G., Nawaz M., Hassan M. M., Al-Yahyai R., Aamer M., Li H., Wu Z. Key insights to develop drought-resilient soybean: A review. Journal of King Saud University – Science. 2022. Vol. 34 (5). 102089. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.102089.

Roeber V. M., Schmülling T., Cortleven A. The photoperiod: Handling and causing stress in plants. Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 12. 781988. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.781988.

Staniak M., Szpunar-Krok E., Kocira A. Responses of soybean to selected abiotic stresses – Photoperiod, temperature and water. Agriculture. 2023. Vol. 13. 146. https://doi.org/10.3390/agriculture13010146.

Sun Z., Yuan L., Wang Y., Fang R., Lin X., Li H., Chen L., Wu Y., Huang X., Kong F., Liu B., Lu S., Kong L. Post-flowering photoperiod sensitivity of soybean in pod-setting responses. Biology. 2024. Vol. 13 (11). 868. https://doi.org/10.3390/biology13110868.

Yerzhebayeva R., Didorenko S., Bastaubayeva S., Amangeldiyeva A., Maikotov B., Kassenov R., Shavrukov Y. Soybean drought tolerance and escape: Field trial assessment of yield, maturity groups and smooth-wrinkled seed coats in Kazakhstan. Agriculture. 2024. Vol. 14 (11). 1884. https://doi.org/10.3390/agriculture14111884.

Zhai H., Wan Z., Jiao S., Zhou J., Xu K., Nan H., Liu Y., Xiong S., Fan R., Zhu J., Jiang W., Pang T., Luo X., Wu H., Yang G., Bai X., Kong F., Xia Z. GmMDE genes bridge the maturity gene E1 and florigens in photoperiodic regulation of flowering in soybean. Plant Physiology. 2022. Vol. 189 (2). P. 1021–1036. https://doi.org/10.1093/plphys/kiac092.

Zhang X., Wu T., Wen H., Song W., Xu C., Han T., Sun S., Wu C. Allelic variation of soybean maturity genes E1–E4 in the Huang-Huai-Hai River Valley and the Northwest China. Agriculture. 2022. Vol. 11 (6). 478. https://doi.org/10.3390/agriculture11060478.