ANDROGENESIS ABILITY IN COMMON WHEAT EUPLASMIC LINES AND ALLOPLASMIC RECOMBINANT LINES (H. VULGARE)-T. AESTIVUM POSSESSING 1RS.1BL AND 7DL-7AI TRANSLOCATIONS AND PRODUCTION OF DOUBLE HAPLOID LINES

Androgenesis ability was studied in anther cultures of euplasmic lines of common wheat and alloplasmic recombinant lines (H. vulgare)-T. aestivum with 1RS.1BL and 7DL-7Ai translocations. The ability to produce androgenic structures and plantlet regeneration are suppressed in lines carrying both translocations. Alloplasmic recombinant lines (H. vulgare)-T. aestivum with 1RS.1BL and 7DL-7Ai translocations, as well as alloplasmic lines with 1RS.1BL translocation, are characterized by increased ability to create androgenic structures, including polyembryos, and plantlet regeneration as compared to euplasmic lines. The inducing reciprocal influence of barley cytoplasm and rye chromosome 1RS on the androgenesis ability of lines (H. vulgare)-T. aestivum with 1RS.1BL and 7DL-7Ai translocations is discussed. Double haploid lines were developed from androgenic plants with spontaneously doubled chromosome numbers and restored fertility. Of the lines carrying the translocations, the most promising with regard to the manifestation of commercially valuable traits and resistance to diseases were selected in order to utilize them in breeding programs.

1. Белан И.А., Россеева Л.П., Россеев В.М., Бадаева Е.Д., Зеленский Ю.И., Блохина Н.П., Шепелев С.С., Першина Л.А.Изучение хозяйственно ценных и адаптивных признаков у линий сорта яровой мягкой пшеницы Омская 37, несущих транслокации 1RS.1BL и 7DL-7Ai // Вавилов. журн. генет. и селекции. 2012. Т. 16. № 1. С. 178–186.

2. Добровольская О.Б., Першина Л.А., Кравцова Л.А., Щапова А.И. Влияние хромосом ржи на особенности андрогенеза у пшенично-ржаных замещенных линий Triticum aestivum L. сорта Саратовская 29/Secale cereale L., сорта Онохойская и тритикале // Генетика. 2001. Т. 37. № 5. С. 624–630.

3. Добровольская О.Б., Першина Л.А., Кравцова Л.А., Щапова А.И. Сравнение эффекта хромосом ржи 1R и 5R на особенности андрогенеза при культивировании пыльников пшенично-ржаных замещенных линий в зависимости от происхождения линий // Генетика. 2003. Т. 39. № 3. С. 570–574.

4. Зыкин В.А., Россеева Л.П., Белан И.А., Кадиков Р.К. Методика оценки селекционных форм и сортов мягкой пшеницы при испытании на отличимость, однородность и устойчивость к факторам среды // Метод. рекомендации. СО РАСХН, СибНИИСХ, ФГОУ ВПО БГАУ, УФА, 2004. 39 с.

5. Першина Л.А., Белова Л.И., Девяткина Э.П., Нумерова О.М., Шумный В.К. Эффективность получения гаплоидных растений в культуре пыльников и при отдаленных скрещиваниях злаков // Физиология и биохимия культурных растений. 1999. Т. 31. № 3. С. 196–202.

6. Першина Л.А., Белова Л.И., Девяткина Э.П., Раковцева Т.С., Кравцова Л.А, Щапова А.И. Особенности скрещиваемости, проявления гаплоидии и полиэмбрионии в гибридных комбинациях между культурным ячменем H. vulgare L. (2n = 14) и пшенично-ржаными замещенными линиями Triticum aestivum L. сорта Саратовская 29/Secale cereale L. сорта Онохойская // Генетика. 2005. Т. 40. № 6. С. 784–792.

7. Першина Л.А., Осадчая Т.С., Бадаева Е.Д., Белан И.А., Россеева Л.П. Изучение особенностей андрогенеза в культуре пыльников сортов и перспективной формы яровой мягкой пшеницы западносибирской селекции, различающихся наличием или отсутствием пшенично-чужеродной транслокации // Вавилов. журн. генет. и селекции. 2013. Т. 17. № 1. С. 40–49.

8. Першина Л.А., Раковцева Т.С., Белова Л.И., Девяткина Э.П., Силкова О.Г., Кравцова Л.А., Щапова А.И. Влияние хромосом ржи Secale cereale L. 1R и 3R на проявление полиэмбрионии в гибридных комбинациях между аллоплазматическими рекомбинантными линиями (Hordeum L.)-Triticum и пшенично-ржаными замещенными линиями Triticum aestivum L./Secale cereale L. // Генетика. 2007. Т. 43. № 7. С. 955–962.

9. Першина Л.А., Трубачеева Н.В., Синявская М.Г., Девяткина Э.П., Кравцова Л.А. Ядерно-цитоплазматическая совместимость и изучение состояния районов митохондриальной и хлоропластной ДНК у аллоплазматических рекомбинантных и интрогрессивных линий (H. vulgare)-T. aestivum // Генетика. 2014. Т. № 10. С. 196–202.

10. Сельдимирова О.А. Формирование полиэмбриоидов в культуре in vitro пыльников пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. 2009. Т. 41. № 6. С. 531–538.

11. Сибикеева Ю.Е., Сибикеев С.Н., Крупнов В.А. Влияние Lr19-транслокации на андрогенез in vitro и наследование устойчивости к листовой ржавчине в популяциях DH3-линий и F2 гибридов мягкой пшеницы // Генетика. 2004. Т. 40. № 9. С. 1224–1228.

12. Сюков В.В., Зубов Д.Е. Генетическая коллекция мягкой пшеницы по устойчивости к бурой листовой ржавчине // Методические рекомендации. Самара: СамНЦ РАН, 2008. 24 с.

13. Трубачеева Н.В., Россеева Л.П., Белан И.А., Осадчая Т.С., Кравцова Л.А., Колмаков Ю.В., Блохина Н.П., Першина Л.А. Особенности сортов яровой мягкой пшеницы Западной Сибири, несущих пшенично-ржаную транслокацию 1RS.1BL // Генетика. 2011. Т. 47. № 1. С. 18–24.

14. Agache S., Bacheller B., Buyse J., Henry Y., Snape J. Genetic control of anther culture response in wheat using aneuploid, chromosome substitution and translocation lines // Theor. Appl. Genet. 1989. V. 77. P. 7–11.

15. Barnabas B., Szakacs Ĕ., Karsai I., Bedö Z. In vitro androgenesis of wheat: from fundamental to practical application // Euphytica. 2001. V. 119. P. 211–216.

16. Belan I.A., Rosseva L.P., Rosseev V.M., Morgounov A.I., Zelenskiy Y.I., Gultyaeva E.I., Baranova O.A., Badaeva E.D., Pershina L.A. Using of alien genetic material in spring bread wheat breeding in Western Siberia // Eur. Cereals Genet. Co-operative Newslett. 2012. P. 113–115.

17. Chu C.-G., Friesen T.L., Xu S.S., Faris J.D., Kolmer J.A. Identifi cation of novel QTL for seedling and adult resistance in a wheat doubled haploid population // Theor. Appl. Genet. 2009. V. 119. P. 263–269.

18. Chuang C.C., Ouyang J.W., Chia H., Chou S.M., Ching C.K. A set of potato media for wheat anther culture // Proc. Symp. Plant Tissue Culture. Peking: Sci. Press., 1978. P. 51–56.

19. Gamborg O.L., Eveleigh D.E. Culture methods and detection of glucanases in suspension cultures of wheat and barley // Can. J. Biochem. 1968. V. 46. P. 417–421.

20. Germana M.A. Gametic embryogenesis and haploid technology as valuable support to plant breeding // Plant Cell Rep. 2011. V. 30. P. 839–857.

21. Gupta S.K., Charpe A., Prabhu K.V., Haque Q.M. Identification and validation of molecular markers linked to the leaf rust resistance gene Lr19 in wheat // Theor. Appl. Genet. 2006. V. 113. P. 1027–1036.

22. Henry Y., Buyser J. Effect of the 1B/1R translocation on anther-culture ability in wheat // Plant Cell Rep. 1985. V. 4. P. 307–310.

23. Hernandez P., Barcelo P., Martin A., Cabrera A. The effect of Hordeum chilense and Triticum cytoplasms on anther culture response of tritirdeum // Plant Cell Rep. 2001. V. 20. P. 542–546.

24. Humphreys M.W., Gasior D., Lesniewska-Bocianowska A., Zwierzykowski Z., Rapacz M. Androgenesis as a means of dissecting complex genetic and physiological controls: selecting useful gene combinations for breeding freezing tolerant grasses // Euphytica. 2007. V. 158. P. 337–345.

25. Ishii T., Ueda T., Tanaka H. Chromosome elimination by wide hybridization between Triticeae or oat plant and pearl millet: pearl millet chromosome dynamics in hybrid embryo cell // Chromosome Res. 2010. V. 18. P. 821–831.

26. Jin Y., Singh R.P., Ward R.W., Wanyera R., Kinyua M., Njau P., Pretotius Z.A. Characterization of seedling infection types and adult plant infection responses of monogenic Sr gene lines to race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici // Plant Disease. 2007. V. 91. P. 1096–1099.

27. Joshi R.K., Nayak S. Gene pyramiding – a broad spectrum technique for developing durable stress resistance in crop // Biotechnol. and Mol. Biol. Rev. 2010. V. 5. P. 51–60.

28. Konieczny R., Czaplicki A.Z., Golczyk H., Przywara L. Two pathways of plant regeneration in wheat anther culture // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2003. V. 73. V. 177. P. 177–187.

29. Krzewska M., Czyczylo-Mysza I., Dubas E., Golebiowska-Pikania G., Golemiec E., Stojalowski S., Chrupek M.,

30. Zur I. Quantitative trait loci accociated with androgenic responsiveness in triticale (× Triticosecale Wittm.) anther culture // Plant Cell Rep. 2012. V. 31. P. 2099–2108.

31. Liu S., Yu L.-X., Singh R.P., Jin Y., Sorrels M.E., Anderson J.A. Diagnostic and co-dominant PCR markers for wheat stem rust resistance genes Sr25 and Sr26 // Theor. Appl. Genet. 2010. V. 120. P. 691–697.

32. Mago R., Spielmeyer W., Lawrence J., Lagudah S., Ellis G., Pryor A. Identifi cation and mapping of molecular markers linked to rust resistance genes located on chomosome 1RS of rye using wheat-rye translocation lines // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 104. P. 1317–1324.

33. Maluszynski M., Szarejko I., Barriga P., Balcerzyk A. Heterosis in crop mutant crosses and production of high yielding lines using doubled haploid systems // Euphytica. 2001. V. 120. P. 387–398.

34. Oleszczuk S., Rabiza-Swider J., Zimny J., Lukaszewski A.J. Aneuploidy among androgenic progeny of hexaploid triticale (× Triticisecale Wittmack) // Plant Cell Rep. 2011. V. 30. P. 575–586.

35. Oleszczuk S., Tyrka M., Zimny J. The origin of clones among androgenic regenerants of hexaploid triticale // Euphytica. 2014. V. 198. P. 325–336.

36. Pretorius Z.A., Singh R.P., Wagoire W.W., Patne T.S. Detection of virulence to wheat stem rust resistance gene Sr31 in Puccinia triticina f. sp. tritici in Uganda // Plant Disease. 2000. V. 84. P. 203.

37. Sági L., Barnabás B. Evidence for cytoplasmic control of in vitro microspore embryogenesis in the anther culture of wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 1989. V. 78. P. 867–872.

38. Schlegel R., Belchev I., Kostov K., Atanasova M. Inheritance of high anther culture response in hexaploid wheat, Triticum aestivum L. var. ‘Svilena’// Bulg. J. Agric. Sci. 2000. No. 6. P. 261–270.

39. Shariatpanahi M.E., Belogradova K., Hessamvaziri L., Heberle-Bors E., Touraev A. Effi cient embryogenesis and regeneration in freshly isolated and cultured wheat (Triticum aestivum L.) microspores without stress pretreatment // Plant Cell Rep. 2006. V. 25. No. 12. P. 1294–1299.

40. Sibikeeva Yu.E., Sibikeev S.N. Genetic analysis of anther culture response in wheat carrying alien translocations // Theor. Appl. Genet. 1996. V. 92. P. 782–785.

41. Singh N.K., Shepherd K.W., McIntosh R.A. Linkage mapping of genes for resistance to leaf, steam and stripe rust and ω-secalins on the short arm of rye chromosome 1R // Theor. Appl. Genet. 1990. V. 80. P. 609–616.

42. Torp A.M., Hansen A.L., Andersen S.B. Chromosomal regions associated with green plants regeneration in wheat (Triticum aestivum L.) anther culture // Euphytica. 2001. V. 119. P. 377–387.

43. Tsunewaki K. Plasmon analysis as the counterpart of genome analysis // Methods of Genome Analysis in Plant / Ed. P.P. Jauhar. Boca Raton, N.Y.: а.о. CRC Press, 1996. P. 271–299.

44. Zhang X.Q., Wang X.P., Ross K., Hu H., Gustafson J.P. Rapid introduction of disease resistance from rye into common wheat by anther culture of a 6x triticale × nulli-tetrasomic wheat // Plant Breeding. 2001. V. 120. P. 39–42.