Создание короткостебельных линий с вавилоидным типом колоса и их цитогенетическая характеристика

Гибридизация между гексаплоидными видами пшеницы (Triticum L.) и тритикале (× Triticosecale Wittm.) широко используется в фундаментальных исследованиях по генетике и селекции для изучения взаимной интрогрессии генетической информации в исходные виды. Исходя из того, что гексаплоидное тритикале, полученное в Институте генетических ресурсов (ИГР НАН Азербаджана), обладает широким формообразовательным потенциалом, мы задались целью использовать его в скрещиваниях с мягкой пшеницей. В процессе формообразования в гибридных популяциях второго и третьего поколений, полученных от скрещивания гексаплоидного тритикале с различными сортами (Опал и Чайниз Спринг) и разновидностью мягкой пшеницы (Triticum aestivum var. velutinum), выщеплялись растения с пшеничным, ржаным, промежуточным и тритикальным типом колоса. Начиная с третьего поколения среди гибридных растений были выделены константные формы короткостебельных растений с ветвистыми колосьями вавилоидного типа. Несмотря на нестабильность и наличие множества нарушений мейоза у растений первого поколения, в последующих поколениях у гибридных растений, в том числе и у ветвистых морфотипов, наблюдалась как мейотическая, так и морфологическая стабильность. Молекулярно-цитогенетическими методами FISH (fluorescence in situ hybridization) и GISH (genome in situ hybridization) охарактеризован хромосомный состав одной из этих линий (378/3SD), и она идентифицирована как замещенная линия. Хромосомная паспортизация таких линий позволит использовать их в качестве моделей для генетических исследований, в том числе для изучения признака вавилоидности колоса, а также обеспечит им дальнейшее применение в генетических исследованиях по заданным свойствам.

1. Алиева А.Дж. Источник нового типа ветвистоколосости у твердых пшениц. Докл. РАСХН. 2009;3:10-11.

2. Алиева А.Дж., Аминов Н.Х. Влияние генома D пшеницы на проявление признака нового типа ветвистоколосости в гибридных популяциях линии 171ACS. Генетика. 2013;49(11):1284-1291.

3. Горин А.П., Дунин М.С., Коновалов Ю.Б. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур. М.: Колос, 1968.

4. Дорофеев В.Ф. Спонтанные мутации как фактор формообразования пшеницы. Вестник с.-х. науки. 1968;7:16-26.

5. Куркиев К.У. Наследование высоты растения у гексаплоидных форм тритикале с R/D замещением. Генетика. 2008;44(9): 1238-1245.

6. Лукьяненко П.П., Костин В.В. Новые формы твердой пшеницы. Докл. ВАСХНИЛ. 1970;6:2-3.

7. Моцный И.И., Файт В.И., Благодарова Е.М. Идентификация и характеристика 1R(1В) замещенных линий мягкой пшеницы. Цитология и генетика. 2009;43(3):26-35.

8. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Агропромиздат, 1988.

9. Силкова О.Г., Щапова А.И., Шумный В.К. Передача генетического материала ржи в геном мягкой пшеницы методом межгеномного замещения хромосом. Информационный вестник ВОГиС. 2008;12(4):654-661.

10. Туманян М.Г. Генофонд пшениц Армении. Тр. Арм. СХИ. 1935;1.

11. Филатенко А.А. Межвидовая гибридизация в роде Triticum L.: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Л.: ВИР, 1968.

12. Фляксбергер К.А. Пшеница. Культурная флора СССР. М.; Л.: Госиздат колх. и совх. лит-ры, 1935.

13. Цицин Н.В. Теория и практика отдаленной гибридизации. АН СССР. Гл. бот. сад. М.: Наука, 1981.

14. Alkhimova A.G., Heslop-Harrison J.S., Shchapova A.I., Vershinin A.V. Rye chromosome variability in wheat-rye addition and substitution lines. Chromosome Res. 1999;7:205-212. DOI: 10.1023/ a:1009299300018

15. Bedbrook J.R., Jones J., O’Dell M., Thompson R.J., Flavell R.B. A molecular description of telomeric heterochromatin in Secale species. Cell. 1980;19:545-560.

16. Bento M., Gustafson P., Viegas W., Silva M. Genome merger: from sequence rearrangements in triticale to their elimination in wheatrye addition lines. Theor. Appl. Genet. 2010;121:489-497. DOI: 10.1007/s00122-010-1325-6

17. Carvalho A., Martín A., Heslop-Harrison J.S., Guedes-Pinto H., Lima-Brito J. Identification of the spontaneous 7BS/7RL intergenomic translocation in one F1 multigeneric hybrid from the Triticeae tribe. Plant Breeding. 2009;128:105-108. DOI:10.1111/ j.1439-0523.2008.01519.x

18. Gerlach W.L., Bedbrook J.L. Cloning and characterization of ribosomal RNA genes from wheat and barley. Nucl. Acids Res. 1979;7:1869-1885.

19. Ji J., Wang Zh., Sun J., Li J., Zhang X., Wang D., Zhang A. Identification of new T1BL.1RS translocation lines derived from wheat (Triticum aestivum L. cultivar «Xiaoyan No. 6») and rye hybridization. Acta Physiol. Plant. 2008;30:689-695. DOI: 10.1007/ s11738-008-0167-1

20. Jiang J., Friebe B., Gill B.S. Chromosome painting of «Amigo» wheat. Theor. Appl. Genet. 1994;8:811-813.

21. Lei M.P., Li G.R., Zhang S., Liu C., Yang Z. Molecular cytogenetic characterization of a new wheat Secale africanum 2Ra(2D) substitution line for resistance to stripe rust. J. Genet. 2011;90(2): 283-287.

22. Linc G., Friebe B.R., Kynast R.G., Molnár-Láng M., Köszegi B., Sutka J., Gill B.S. Molecular cytogenetic analysis of Aegilops cylindrica Host. Genome. 1999;42:497-503.

23. Mac Key J. Species relationship in Triticum. Proc. 2nd Intern. Wheat Genet. Symp.,1963. Hereditas Suppl., 1966;2:237-275.

24. Molnár-Láng M., Cseh A., Szakács E., Molnár I. Development of a wheat genotype combining the recessive crossability alleles kr1kr1kr2kr2 and the 1BL.1RS translocation, for the rapid enrichment of 1RS with new allelic variation. Theor. Appl. Genet. 2010;120(8):1535-1545. DOI: 10.1007/s00122-010-1274-0

25. Molnár-Láng M., Linc G., Friebe B.R., Sutka J. Detection of wheat–barley translocations by genomic in situ hybridization in derivatives of hybrids multiplied in vitro. Euphytica. 2000;112: 117-123.

26. Nagaki K., Tsujimoto H., Isono K., Sasakuma T. Molecular characterization of a tandem repeat, Afa family, and its distribution among Triticeae. Genome. 1995;38:479-486.

27. Reader S.M., Abbo S., Purdie K.A., King I.P., Miller T.E. Direct labelling of plant chromosomes by rapid in situ hybridization. Trends Genet. 1994;10:265-266.

28. Szakács E., Molnár-Láng M. Development and molecular cytogenetic identification of new winter wheat – winter barley («Martonvásári 9 kr1» – «Igri») disomic addition lines. Genome. 2007;50(1): 43-50. DOI: 10.1139/g06-134.

29. Szakács É., Molnár-Láng M. Molecular cytogenetic evaluation of chromosome instability in Triticum aestivum–Secale cereale disomic addition lines. J. Appl. Genet. 2010;51:149-152. DOI: 10.1007/bf03195723

30. Zhou J., Zhang H., Yang Z., Li G., Hu L., Lei M., Liu C., Zhang J., Ren Z. Characterization of a new T2DS.2DL-?R translocation triticale ZH-1 with multiple resistances to diseases. Genet. Resour. Crop Ev. 2012;59:1161-1168. DOI: 10.1007/s10722-011-9751-0