Introgression of common wheat lines with genetic material of Agropyron glaucum
https://doi.org/10.18699/VJ15.010
Abstract
Grey wheatgrass Agropyron glaucum (Desf. ex DC) Roem. & Schult is a valuable source of genes
for resistance to diseases, frost resistance, and salt tolerance. An unstable 76-chromosomal amphidiploid combining genomes A and B of common wheat variety Avrora, six chromosomes of genome D of the same variety, and a full set of Ag. glaucum (2n = 42) chromosomes was used as an intermediate to transfer the genetic material from the wild donor to the said wheat variety. A large set of wheat introgression lines differing in a variety of morphobiological characters was developed.
For effective employment of the developed lines in breeding, cytological and molecular-genetical analyses of the lines were conducted, and their pest resistance and grain technological properties were evaluated. We report the investigation of 25 common wheat introgression lines with genetic material from Ag. glaucum, not studied hitherto. All lines but D43 formed 21 bivalents in МI meiosis. In lines D3, D21, and D23, the genetic material of Ag. glaucum was present as a translocation segment. Lines D7, D43, and D49 carried substituted chromosomes and, presumably, translocations. One pair of wheat chromosomes was substituted in 18 lines. For the identification of translocations and substituted chromosomes, microsatellite analysis was done with markers specific to D genome chromosomes. The introgression touched all D genome chromosomes except 3D and 4D. The lines under the study differed in protein and gluten contents, gluten quality, and bread-making quality. Study of gliadin spectra revealed changes in the gliadin formula in 7 of 12 lines with reference to the recipient Avrora variety. Thus, the results obtained point to genetic diversity of investigated introgression lines and their value for common wheat breeding.
About the Authors
R. O. Davoyan
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
I. V. Bebyakina
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
E. R. Davoyan
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
A. N. Zinchenco
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Y. S. Zubanova
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
D. S. Mikov
SSI Krasnodar Research Institute of Agriculture, Krasnodar, Russia
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Аксельруд Д.В., Рыбалка А.И. Оригинальные агротехнологические свойства линий озимой мягкой пшеницы на основе чужеродных интрогрессий от диких и культурных сородичей. Пути повышения и стабилизации производства высококачественного зерна: Сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. Краснодар, 2002:34-37.
2. Вакар Б.А. Цитология пшенично-пырейных гибридов. Омск: Омское областное изд-во, 1935.
3. Давоян Р.О., Бебякина И.В., Бессараб К.С. Получение и характеристика чужеродно-замещенных линий озимой мягкой пшеницы Аврора с хромосомами Agropyron glaucum. Эволюция научных технологий в растениеводстве: Сб. науч. тр., посвящ. 90-летию КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Краснодар, 2004; 3:3-9.
4. Давоян Р.О., Бебякина И.В., Кекало Н.Ю. Идентификация хромосом пырея сизого (Agropiron glaucum) у замещенных линий сорта мягкой пшеницы Аврора. Наука Кубани. 2005;4: 104-107.
5. Давоян Р.О., Бебякина И.В., Давоян О.Р., Зинченко А.Н., Давоян Э.Р., Кравченко А.М., Зубанова Ю.С. Синтетические формы как основа для сохранения и использования генофонда диких сородичей мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(1):44-51.
6. Давоян О.Р. Изучение интрогрессивных линий Triticum aestivum L. для использования в селекции мягкой пшеницы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Краснодар, 2012.
7. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Геномная инженерия у пшеницы. Вестн. с.-х. науки. 1984;10:58-66.
8. Лайкова Л.И., Белан И.А., Бадаева Е.Д., Россеева Л.П., Шепелев С.С. Создание и изучение сорта яровой мягкой пшеницы «Памяти Майстренко» с интрогрессией генетического материала от синтетического гексаплоида Triticum timopheevii Zhuk. × Aegilops tauchii Coss. Генетика. 2013;49(1):103-112.
9. Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах-членах СЭВ. Прага, 1988.
10. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1988.
11. Пересыпкин В.Ф. Болезни зерновых культур. М.: Колос, 1979: 122-124.
12. Пшеничникова Т.М., Ермакова М.Ф., Попова Р.К. Технологические качества зерна и муки мягкой пшеницы в линиях с межсортовым замещением хромосом 1 и 6 гомеологичных групп. С.-х. биология. 2006;1:57-62.
13. Тимонова Е.М., Леонова И.Н., Белан И.А., Россеева Л.П., Салина Е.А. Влияние отдельных участков хромосом Triticum timopheevii на формирование устойчивости к болезням и количественные признаки мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(1):142-159.
14. Созинов А.А., Попереля Ф.А. Методика вертикального дискового электрофореза в крахмальном геле и генетический принцип классификации глиадинов. Одесса, 1978.
15. Хижняк В.А. Формообразование у пшенично-пырейных гибридов. Изд. АН СССР. 1938:597-626.
16. Цицин Н.В. Что дает скрещивание пшеницы с пыреем. М.: Сельхозиздат, 1937.
17. Bochev B. The genus Aegilops – possibilities and perspectives of utilization the breeding of high quality wheat cultivar. Proc. of 7th World Cereal Genet. аnd Breed. Congr. Prague, 1983:237-242.
18. Brevis J.C., Chicaiza O., Khan I.A., Jackson L., Morris C.F., Dubcovsky J. Agronomic and quality evaluation of common wheat near-isogenic lines carrying the leaf rust resistance gene LR 47. Crop Sci. 2008;48:1441-1451.
19. Dyсk P.L., Fiebe B. Evaluation of leaf rust resistance from wheat chromosomal translocation lines. Crop Sci. 1993;33:687-690.
20. Gasner G., Straib U.W. Weitere Untersuchungen uber die Spezialisierung sverhaltnissedes Gelbrostes Puccinia glumarum (Schm.) Erikss. u. Henn. Arb. Boil. Reichsanstalt. 1934;21:121-145.
21. Friebe B., Zeller F.J., Mukai Y., Forster B.R., Bartos P., McIntosh R.N. Characterization of rust-resistant wheatAgropyron intermedium derivatives by C-banding, in situ hybridization and isozyme analysis. Theor. Appl. Genet. 1992;83:775-782.
22. Friebe B., Jiang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocations conferring resistance to diseases and pests: current status. Euphytica. 1996;91:59-87.
23. Jauhar P.P., Peterson T.S. Thinopyrum and Lophopyrum as a sources of genes for wheat improvement. Cereal Res. Commun. 1996;24: 15-21.
24. Knott D.R. The effect of transfers of alien genes for leaf rust resistance on the agronomic and quality characteristics of wheat. Euphytica. 1989;44:65-72.
25. Li H., Wang X. Thinopyrum ponticum and Th. intermedium: the promising source of resistance to fungal and viral diseases of wheat. J. Genet. Genom. 2009;36:557-565.
26. Mains E.B., Jakson H.S. Physiologic specialization in leaf rust of wheat, Puccinia triticina Erikss. Phytopatology. 1926;16:89-120.
27. Mansur L.M., Qualset C.O., Kasarda D.D. Effects of «Cheyenne» chromosomes on milling and baking quality in «Chinese Spring» wheat in relation to glutenin and gliadin storage proteins. Crop Sci. 1990;30:593-602.
28. McGuire P.E., Dvorak J. High salt-tolerance potential in wheat grasses. Crop Sci. 1981;21(5):497-500.
29. McIntosh R.A., Devos K.M., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C.F., Appels R., Anderson O.D. Catalogue of gene symbols for wheat: 2005 supplement. Ann. Wheat Newslet. 2005;51:272-285.
30. McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X. Catalogue of gene symbols for wheat: 2009 supplement. Ann. Wheat Newslet. 2009;55:256-278.
31. Payne P.I., Holt L.M., Lawrence G.J. The genetics of gliadinis and glutenins, the major storage proteins of the wheat endosperm. Plant Foods Human Nutr. 1982;31:229-241.
32. Pestsova E., Ganal M.W., Roder M.S. Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat. Genome. 2000;43:689-697.
33. Worland A.J., Law C.N., Hollins T.W., Kabner R.M.D., Guira A. Location of a gene for resistance to eyesot (Pseudocercosporella herpotrichoides) on chromosome 7D of bread wheat. Plant Breeding. 1988;101(1):43-51.
34. Zeller F.J., Fuchs E. Cytologie und Krankheitsresistenz einer 1A/1R-und mehrerer 1B/1R-Weizen-Roggen-Translokatiossorten. Z. Pflanzenzucht. 1983;90(4):285-296.
35. Zeven A.C., Waninge J. The degree of similarly or backross lines of Triticum aestivum cultivars Manitou and Neepawa with Aegilops speltoides accessions as donor. Euphytica. 1986;35:677-685.
Review
Views:
791
Email this article 