Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Изучение генетических факторов, определяющих признак «тетраостость» мягкой пшеницы

https://doi.org/10.18699/VJ20.650

Полный текст:

Аннотация

Ости – тонкие заостренные отростки, сформированные в дистальной части чешуй колоска соцветия некоторых видов злаков, включая такие экономически значимые культуры, как пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) и твердая (T. durum Desf.), ячмень (Hordeum vulgare L.), рис (Oryza sativa L.), рожь (Secale cereal L.). Наличие длинных остей на колосковых чешуях характерно для одного вида пшеницы – T. carthlicum Nevski, киль колосковой чешуи которого переходит в длинный остевидный отросток или ость, равную по длине ости цветковой чешуи. Колос T. carthlicum имеет удвоенное число остей, а сам признак получил название «тетраостость» или персикоидность. Ости на месте килевого зубца колосковых чешуй могут формироваться у пшениц T. aestivum и T. aethiopicum, однако такие формы встречаются редко. Особенности развития признака тетраостости и его генетические детерминанты изучены мало. В настоящем исследовании рассмотрены особенности развития и наследования признака «тетраостость» линии CD 1167-8 мягкой пшеницы T. aestivum c применением классического генетического анализа, молекулярно-генетического картирования и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что признак наследуется как рецессивный моногенный. Ген, контролирующий тетраостость линии CD 1167-8, картирован в длинном плече хромосомы 5A c использованием 15K-SNP-микрочипа, содержащего 15 000 ассоциированных с генами SNP пшеницы (Illumina Infinium 15K Wheat Array, TraitGenetics GmbH). Результаты теста на аллелизм продемонстрировали, что изучаемый ген аллелен b1, рецессивному аллелю гена-ингибитора остистости B1 (5AL). Таким образом, ген, контролирующий формирование остей на колосковых чешуях мягкой пшеницы, является рецессивным аллелем гена ингибитора остистости B1. Новый аллель обозначен b1.ag (b1. awned glume). Анализ развивающегося соцветия линии CD 1167-8 с помощью сканирующей электронной микроскопии выявил, что зачатки остей колосковых чешуй формируются по мере развития и роста колосковых чешуй одновременно с развитием остей на цветковых чешуях, различий в развитии остей на цветковых и колосковых чешуях не обнаружено

Об авторах

О. Б. Добровольская
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Российский университет дружбы народов (РУДН), Аграрно-технологический институт
Россия

Новосибирск

Москва



А. Е. Дресвянникова
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Новосибирск


Е. Д. Бадаева
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
Россия
Москва


К. И. Попова
Новосибирский государственный аграрный университет
Россия
Новосибирск


М. Травничкова
Научно-исследовательский институт растениеводства
Чехия
Прага


П. Мартинек
Агротест Фито Лтд.
Чехия
Кромержиж


Список литературы

1. Вавилов Н.И., Якушкина О.В. К филогенезу пшениц. Гибридологический анализ вида T. persicum Vav. и межвидовая гибридизация у пшениц. Тр. по прикл. бот., ген. и селекции. 1925;15(1): 3­159. [Vavilov N.I., Yakushina O.V. On the phylogenesis of wheat. Test cross analysis of T. persicum Vav. and interspecific hybridization of wheat. Trudy po Prikladnoy Botanike, Genetike i Selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics, and Breeding. 1925;15(1); 3­159. (in Russian)]

2. Гандилян П.А. Колосовые культуры и их дикие сородичи Армянской ССР: Автореф. дис. … д­ра биол. наук. Ереван, 1973. [Gandilyan P.A. Spike crops and their wild relatives of the Armenian SSR: Doctor Sci. (Biol.) Dissertation. Yerevan, 1973. (in Russian)]

3. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Новосибирск: Сиб. унив. изд­во, 2002. [Goncharov N.P. Comparative Genetics of Wheats and their Related Species. Novosibirsk: Siberian University Press, 2002. (in Russian)]

4. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Изд. 2­е испр. и доп. Новосибирск: Акад. изд­во «Гео», 2012. [Goncharov N.P. Comparative Genetics of Wheats and their Related Species. Novosibirsk: Geo Publ., 2012. (in Russian)]

5. Добровольская О.Б. Молекулярно­генетические основы морфогенеза соцветия пшеницы: Автореф. дис. … д­ра биол. наук. Новосибирск, 2018. [Dobrovolskaya O.B. Molecular basis of wheat inflorescence morphogenesis: Doctor Sci. (Biol.) Dissertation. Novosibirsk, 2018. (in Russian)]

6. Дорофеев В.Ф., Филатенко А.А., Мигушова Э.Ф., Удачин Р.А., Якубцинер М.М. Культурная флора СССР. Т. 1. Пшеница. Л.: Колос, 1979. [Dorofeev V.F., Filatenko A.A., Migushova E.F., Udachin R.A., Yakubtsiner M.M. The Cultural Flora of the USSR. Vol. 1. Wheat. Leningrad: Kolos Publ., 1979. (in Russian)]

7. Ионова Н.Э. Роль отдельных органов в продукционном процессе растений яровой пшеницы разного эколого­географического происхождения: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Спб., 2005. [Ionova N.E. The role of individual organs in the production of spring wheat plants of different ecological and geographical origins: Cand. Sci. (Biol.) Dissertation. St. Petersburg, 2005. (in Russian)]

8. Мигушова Э.Ф., Жуковский П.М. К познанию пшеницы T. ispahanicum Heslot. Тр. по прикл. бот., ген. и селекции. 1969;39(3): 71­90. [Migushova E.F., Zhukovsky P.M. Towards the knowledge of wheat T. ispahanicum Heslot. Trudy po Prikladnoy Botanike, Genetike i Selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics, and Breeding. 1969;39(3):71­90. (in Russian)]

9. Рожков Р.В., Криворученко Р.В., Коваленко И.В. Генетический контроль тетраостости у пшеницы. Вестн. Харьковского национального аграрного университета. 2014;2(32):70­76. [Rozhkov R.V., Krivoruchenko R.V., Kovalenko I.V. Genetic control of tetrabeardedness in wheat. Vestnik Khar’kovskogo Natsional’nogo Agrarnogo Universiteta = Bulletin of the Kharkiv National Agrarian University. 2014;2(32):70­76. (in Ukrainian)]

10. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Вышейш. шк., 1973;77­79. [Rokitskii P.F. Biological Statistics. Minsk: Vysheishaya Shkola Publ., 1973;77­79. (in Russian)]

11. Badaeva E.D., Badaev N.S., Gill B.S., Filatenko A.A. Intraspecific karyotype divergence in Triticum araraticum (Poaceae). Plant Syst. Evol. 1994;192(1­2):117­145. DOI 10.1007/BF00985912.

12. Börner A., Schäfer M., Schmidt A., Grau M., Vorwald J. Associations between geographical origin and morphological characters in bread wheat (Triticum aestivum L.). Plant Genet. Resour. 2005;3(3):360­ 372. DOI 10.1079/PGR200589.

13. Dresvyannikova A.E., Watanabe N., Muterko A.F., Krasnikov A.A., Goncharov N.P., Dobrovolskaya O.B. Characterization of a dominant mutation for the liguleless trait: Aegilops tauschii liguleless (Lg-t-). BMC Plant Biol. 2019;19(1):55. DOI 10.1186/s12870­019­1635­z.

14. Fuller D.Q., Allaby R. Seed dispersal and crop domestication: shattering, germination and seasonality in evolution under cultivation. Annu. Plant Rev. Online. 2018;238­295. DOI 10.1002/9781119312994.apr0414.

15. Gill B.S., Friebe B., Endo T.R. Standard karyotype and nomenclature system for description of chromosome bands and structural aberrations in wheat (Triticum aestivum). Genome. 1991;34(5):830­839. DOI 10.1139/g91­128.

16. Haas M., Schreiber M., Mascher M. Domestication and crop evolution of wheat and barley: Genes, genomics, and future directions. J. Integr. Plant Biol. 2019;61(3):204­225. DOI 10.1111/jipb.12737.

17. Huang D., Zheng Q., Melchkart T., Bekkaoui Y., Konkin D.J.F., Kagale S., Martucci M., You F.M., Clarke M., Adamski N.M., Chinoy C., Steed A., McCartney C.A., Cutler A.J., Nicholson P., Feurtado J.A. Dominant inhibition of awn development by a putative zinc-finger transcriptional repressor expressed at the B1 locus in wheat. New Phytol. 2020;225:340­355. DOI 10.1111/nph.16154.

18. Kato K., Miura H., Akiyama M., Kuroshima M., Sawada S. RFLP mapping of the three major genes, Vrn1, Q and B1, on the long arm of chromosome 5A of wheat. Euphytica. 1998;101(1):91­95. DOI 10.1023/A:1018372231063.

19. Le Couviour F., Faure S., Poupard B., Flodrops Y., Dubreuil P., Praud S. Analysis of genetic structure in a panel of elite wheat varieties and relevance for association mapping. Theor. Appl. Genet. 2011; 123(5):715­727. DOI 10.1007/s00122­011­1621­9.

20. Mackay I.J., Bansept­Basler P., Barber T., Bentley A.R., Cockram J., Gosman N., Greenland A.J., Horsnell R., Howells R., O’Sullivan D.M., Rose G.A., Howell P.J. An eight­parent multiparent advanced generation inter­cross population for winter­sown wheat: creation, properties, and validation. G3 (Bethesda). 2014;4(9):1603­1610. DOI 10.1534/g3.114.012963.

21. Peleg Z., Saranga Y., Fahima T., Aharoni A., Elbaum R. Genetic control over silica deposition in wheat awns. Physiol. Plant. 2010;140(1): 10­20. DOI 10.1111/j.1399­3054.2010.01376.x.

22. Plaschke J., Ganal M.W., Röder M.S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite markers. Theor. Appl. Genet. 1995;91(6­7):1001­1007. DOI 10.1007/BF00223912.

23. Rebetzke G.J., Jimenez­Berni J.A., Bovill W.D., Deery D.M., James R.A. High­throughput phenotyping technologies allow accurate selection of stay­green. J. Exp. Bot. 2016;67(17):4919­4924. DOI 10.1093/jxb/erw301.

24. Ronin Y., Mester D., Minkov D., Korol A. Building reliable genetic maps: different mapping strategies may result in different maps. Nat. Sci. 2010;2(6):576­589. DOI 10.4236/ns.2010.26073.

25. Ronin Y., Minkov D., Mester D., Akhunov E., Korol A. Building ultradense genetic maps in the presence of genotyping errors and missing data. In: Advances in Wheat Genetics: from Genome to Field: Proc. of the 12th Int. Wheat Genetics Symposium. Springer Nature, 2015; 127­133. DOI 10.1007/978­4­431­55675­6.

26. Sears E.R. The aneuploids of common wheat. Missouri Agr. Expt. Stn. Res. Bull. 1954;572:1­59.

27. Sears E.R. Nullisomic­tetrasomic combinations in hexaploid wheat. In: Riley R., Lewis K.R. (Eds.). Chromosome Manipulations and Plant Genetics. Springer, Boston, MA. 1966;29­45. DOI 10.1007/978­1­4899­6561­5_4.

28. Sourdille P., Cadalen T., Gay G., Gill B., Bernard M. Molecular and physical mapping of genes affecting awning in wheat. Plant Breed. 2002;121(4):320­324. DOI 10.1046/j.1439­0523.2002.728336.x.

29. Voorrips R.E. MapChart: software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs. J. Hered. 2002;93(1):77­78. DOI 10.1093/jhered/93.1.77.

30. Watkins A.E., Ellerton S. Variation and genetics of the awn in Triticum. J. Genet. 1940;40(1­2):243­270.

31. Yoshioka M., Iehisa J.C.M., Ohno R., Kimura T., Enoki H., Nishimura S., Nasuda S., Takumi S. Three dominant awnless genes in common wheat: Fine mapping, interaction and contribution to diversity in awn shape and length. PLoS One. 2017;12(4):e0176148. DOI 10.1371/journal.pone.0176148.


Просмотров: 82


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)