Изменение солеустойчивости мягкой пшеницы в результате интрогрессии генетического материала Aegilops speltoides и Triticum timopheevii
https://doi.org/10.18699/VJ15.021
Аннотация
Для повышения устойчивости мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) к различным факторам биотического и абиотического стресса в настоящее время широко применяется создание новых форм с использованием интрогрессий участков геномов других видов злаков. Одним из наиболее существенных абиотических факторов внешней среды, препятствующих расширению территории возделывания пшеницы, является засоление почвы.
У неустойчивых сортов пшеницы в условиях засоления падает урожайность и ухудшается качество зерна. Целью данного исследования было установление степени влияния чужеродного генетического материала на устойчивость проростков мягкой пшеницы T. aestivum к засолению. Для скрининга интрогрессивных линий, несущих единичные фрагменты от Aegilops speltoides и T. timopheevii в хромосомах 2А, 5В и 6В мягкой пшеницы, применялся метод лабораторной оценки солеустойчивости проростков. Исходные родительские формы яровой мягкой пшеницы (Саратовская 29, Новосибирская 29 и Родина-1), обладающие умеренной солеустойчивостью, использовались в качестве контроля. В результате проведенной оценки установлено, что присутствие транслокации T5BS • 5BL-5SL в геноме Новосибирской 29 и Родины-1 обеспечивает повышение устойчивости. Другая транслокация от Ae. speltoides (T6BS • 6BL-6SL), наоборот, связана с понижением устойчивости. Различные фрагменты генома T. timopheevii также по-разному влияли на солеустойчивость: интрогрессия в хромосому 2А повышала, а в 5В существенно уменьшала устойчивость пшеницы к засолению. Наблюдаемые различия между исходными формами пшеницы и полученными на их основе интрогрессивными линиями обсуждаются с учетом локализации чужеродных интрогрессий в исследуемых образцах и расположения в хромосомах пшеницы известных генов, контролирующих солеустойчивость. Предполагается, что в длинном плече хромосомы 5В дистальнее маркера Xgwm0604 располагается ранее не описанный ген, влияющий на солеустойчивость проростков пшеницы.
Об авторах
Р. С. Юдина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
И. Н. Леонова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Е. А. Салина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Е. К. Хлесткина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Список литературы
1. Адонина И.Г., Сусолкина Н.В., Тимонова Е.М., Христов Ю.А., Салина Е.А. Создание линий мягкой пшеницы с транслокациями от Aegilops speltoides Tausch. и их оценка на устойчивость к листовой ржавчине. Генетика. 2012;48(4):488-494.
2. Иванов Ю.М., Удовенко Г.В. Технологическая модификация метода проростков и анализ его пригодности для оценки солеустойчивости растений. Тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. 1970;43:160-168.
3. Пат. RU 2138156. Способ создания солеустойчивых форм мягкой пшеницы. Щапова А.И., Кравцова Л.А. Опубл. 27.09.1999.
4. Пат. RU 2484621. Способ создания линий мягкой пшеницы, устойчивых к бурой ржавчине. Салина Е.А., Леонова И.Н., Петраш Н.В., Адонина И.Г., Щербань А.Б. Опубл. 20.06.2013.
5. Юдина Р.С., Леонова И.Н., Салина Е.А., Хлесткина Е.К. Влияние чужеродных интрогрессий в геноме пшеницы на ее устойчивость к осмотическому стрессу. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(4/1):643-649.
6. Chen P., You C., Hu Y., Chen S., Zhou B., Cao A., Wang X. Radiationinduced translocations with reduced Haynaldia villosa chromatin at the Pm21 locus for powdery mildew resistance in wheat. Mol. Breed. 2013;31:477-484. DOI: 10.1007/s11032-012-9804-x
7. Genc Y., Oldach K., Verbyla A.P., Lott G., Hassan M., Tester M., Wallwork H., McDonald G. Sodium exclusion QTL associated with improved seedling growth in bread wheat under salinity stress. Theor. Appl. Genet. 2010;121:877-894. DOI: 10.1007/s00122-010-1357-y
8. Gurmani A.R., Khan S.U., Mabood F., Ahmed Z., Butt S.J., Din J., Mujeeb-Kazi A., Smith D. Screening and selection of synthetic hexaploid wheat germplasm for salinity tolerance based on physiological and biochemical characters. Int. J. Agric. Biol. 2014;16:681-690.
9. Houshmand S., Arzani A., Mirmohammadi-Maibody S.A.M. Effects of salinity and drought stress on grain quality of durum wheat. Commun. Soil Sci. Plant Analysis. 2014;45:297-308. DOI: 10.1080/ 00103624.2013.861911
10. Huang S., Spielmeyer W., Lagudah E.S., James R.A., Platten J.D., Dennis E.S., Munns R. A sodium transporter (HKT7) is a candidate for Nax1, a gene for salt tolerance in durum wheat. Plant Physiol. 2006;142:1718-1727. DOI: 10.1104/pp.106.088864
11. Jamil M., Kanwal M., Aslam M.M., Khan S.U., Malook I., Tu J., Rehman S. Effect of plant-derived smoke priming on physiological and biochemical characteristics of rice under salt stress condition. Austr. J. Crop Sci. 2014;8:159-170.
12. King I.P., Forster B.P., Law C.C., Cant K.A., Orford S.E., Gorham J., Reader S., Miller T.E. Introgression of salt-tolerance genes from Thinopyrum bessarabicum into wheat. New Phytologist. 1997;37: 75-81. DOI: 10.1046/j.1469-8137.1997.00828.x
13. Lindsay M.P., Lagudah E.S., Hare R.A., Munns R. A locus for sodium exclusion (Nax1), a trait for salt tolerance, mapped in durum wheat. Functional Plant Biol. 2004;31:1105-1114. DOI: 10.1071/FP04111
14. Ma L.Q., Zhou E.F., Huo N.X., Zhou R.H., Wang G.Y., Jia J.Z. Genetic analysis of salt tolerance in a recombinant inbred population of wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica. 2007;153:109-117. DOI: 10.1007/s10681-006-9247-8
15. Maas E.V., Grieve C.M. Spike and leaf development of salt-stressed wheat. Crop Sci. 1990;30:1309-1313. DOI: 10.2135/cropsci1990. 0011183X003000060031x
16. Maas E.V., Lesch S.M., Francois L.E., Grieve C.M. Tiller development in salt-stressed wheat. Crop Sci. 1994;34:1594-1603. DOI: 10.2135/ cropsci1994.0011183X003400060032x
17. Mann H.B., Whitney D.R. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. Ann. Math. Statist. 1947;18:50-60. DOI: 10.1214/aoms/1177730491
18. Mardani Z., Rabiei B., Sabouri H., Sabouri A. Identification of molecular markers linked to salt-tolerant genes at germination stage of rice. Plant Breeding. 2014;133:196-202. DOI: 10.1111/pbr.12136
19. Pestsova E.G., Röder M.S., Börner A. Development and QTL assessment of Triticum aestivum-Aegilops tauschii introgression lines. Theor. Appl. Genet. 2006;112:634-647. DOI: 10.1007/s00122-0050166-1
20. Sadat Noori S.A. Assessment for salinity tolerance through intergeneric hybridisation: Triticum durum × Aegilops speltoides. Euphytica. 2005;146:149-155. DOI: 10.1007/s10681-005-8001-y
21. Sayed H.I. Diversity of salt tolerance in a germplasm collection of wheat (Triticum spp.). Theor. Appl. Genet. 1985;69:651-657. DOI: 10.1007/ BF00251118
22. Spearman C. The proof and measurement of association between two things. Amer. J. Psychol. 1904;15:72-101. DOI: 10.2307/1412159 Suiyun C., Suiyun G., Taiyong Q., Fengnin X., Yan J., Huimin C. In-
23. trogression of salt-tolerance from somatic hybrids between common wheat and Thinopyrum ponticum. Plant Science. 2004;167:773-779. DOI: 10.1016/j.plantsci.2004.05.010
24. Timonova E.M., Leonova I.N., Röder M.S., Salina E. Marker-assisted development and characterization of a set of Triticum aestivum lines carrying different introgressions from the T. timopheevii genome. Mol. Breed. 2013;31:123-136. DOI: 10.1007/s11032-012-9776-x
25. Turki N., Harrabi M., Okuno K. Effect of salinity on grain yield and quality of wheat and genetic relationships among durum and common wheat. J. Arid Land Studies. 2012;22(1):311-314.
26. Wang Z., Wang J., Bao Y., Wu Y., Zhang H. Quantitative trait loci controlling rice seed germination under salt stress. Euphytica. 2011;178:297-307. DOI: 10.1007/s10681-010-0287-8
Рецензия
Просмотров:
746
Послать статью по эл. почте 