Взаимодействие генов, определяющих форму колоса мягкой пшеницы и расположенных в хромосоме 5AL

Признаки колоса гексаплоидных пшениц рода Triticum L. определяются главными генами и играют важную роль в систематике. Обладая сильным плейотропным эффектом, они имеют также большую практическую значимость. Исследованы взаимодействия доминантных генов QS и Q с геном C17648, которые определяют форму колоса пшеницы. Доминантный ген Q находится в хромосоме 5AL и определяет образование у вида T. spelta L. удлинённого рыхлого колоса. Гомеоаллельный ген QS, интрогрессированный в мягкую пшеницу от Aegilops speltoides Tausch. и вызывающий формирование спельтоидного колоса, также находится в хромосоме 5АL линии пшеницы 84/98w. Ген C17648 аналогичен по фенотипическому проявлению гену C, определяющему развитие короткого плотного колоса на коротком стебле, подобно виду T. compactum Host. Он был картирован в хромосоме 5АL у линии мягкой пшеницы ANBW-5A, а его донором был мутант твёрдой пшеницы. В данной работе у гибридов F1 , F2 и F3 трёх различных популяций изучались длина колоса, число колосков в колосе, индекс плотности колоса и длина стебля. Впервые было установлено, что доминантный ген C17648 эпистатичен по отношению к доминантным генам QS и Q. Это проявилось в образовании компактного колоса у гибридов F1 и численном преобладании растений с компактным колосом в F2 . Вместе с тем установлено, что на длину стебля у гибридов ген C17648оказывал меньшее действие, чем гены QS и Q, и не влиял на число колосков в колосе. С помощью генетического анализа установлено, что гены QS или Q наследуются независимо от гена C17648, однако наблюдалось значительное сцепление между QS или Q с геном b1.

мягкая пшеница, генетический анализ, гибридизация, гены формы колоса, спельтоидность и компактность колоса

1. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц их сородичей. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. – 252 с.

2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) М.: Агропромиздат, 1985.

3. Рокицкий П.Ф. Введение в статистическую генетику. Минск: Вышейш. шк., 1974.

4. Симонов А.В., Пшеничникова Т.А. Хромосомная локализация гена спельтоидности, интрогрессированного в мягкую пшеницу от Aegilops speltoides Tausch, и его взаимодействие с геном Q Triticum spelta L. Генетика. 2012; 48(11): 1306-1313. Simonov A.V., Pshenichnikova T.A. Chromosomal localization of the speltoidy gene, introgressed into bread wheat from Aegilops speltoides Tausch., and its interaction with the Q gene of Triticum spelta L. Russ. J. Genet., 2012; 48(11): 1120–1127. DOI: 10.1134/S1022795412110117.

5. Симонов А.В., Пшеничникова Т.А., Лапочкина И.Ф. Генетический анализ признаков, интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch. в мягкую пшеницу и определяемых генами хромосомы 5А. Генетика. 2009; 45(7): 913-919. Simonov A.V., Pshenichnikova T.A., Lapochkina I.F. Genetic analysis of the traits introgressed from Aegilops speltoides Tausch. to bread wheat and determined by chromosome 5A genes Russ. J. Genet., 2009; 45(7): 799–804. DOI: 10.1134/S1022795409070060.

6. Филипченко А.Ю. Генетика мягких пшениц. 2-ое издание под ред. В.Ф. Любимовой. М.: Наука, 1979.

7. De Faris J., Fellers J.P., Brooks S.A., Gill B.S. Bacterial artificial chromosome contig spanning the major domestication locus Q in wheat and identification of a candidate gene // Genetics, 2003; 164: 311–321.

8. Gil-Humanes J., Pistón F., Martín A., Barro F. Comparative genomic analysis and expression of the APETALA2-like genes from barley, wheat, and barley-wheat amphiploids // BMC Plant Biology, 2009; 9:66. doi:10.1186/1471-2229-9-66.

9. Johnson ER, Nalam VJ, Zemetra RS, Riera-Lizarazu O. Mapping the compactum locus in wheat (Triticum aestivum L.) and its relationship to other spike morphology genes of the Triticeae. Euphytica, 2008; 163:193–201. DOI 10.1007/s10681-007-9628-7.

10. Kato K., Miura H., Akiyama M., Kuroshima M., Sawada S. RFLP mapping of three major genes, Vrn1, Q and B1 on the long arm of chromosomes 5A of wheat. Euphytica, 1998; 101: 91–95.

11. Kosuge K., Watanabe N., Kuboyama T., Melnik V. M., Yanchenko V.I., Rosova M.A., Goncharov N.P. Cytological and microsatellite mapping of mutant genes for spherical grain and compact spike in durum wheat. Euphytica. 2008. V. 159. P. 289–296. DOI 10.1007/s10681-007-9488-1.

12. Kosuge K. Watanabe N., Melnik V.M., Laikova L.I., Goncharov N.P. New sources of compact spike morphology determined by the genes on chromosome 5A in hexaploid wheat. Genet Resour Crop Evol. 2012; 59: 1115–1124. DOI 10.1007/s10722-011-9747-9.

13. Lapochkina I.F. Genetic diversity of “Arsenal” collection and its use in wheat breeding. Abstracts of Intern. Appl. Sci. Conf. “Genetic Resources of Cultural Plants”, St. Petersburg, November 13-16, 2001; 133-135.

14. McIntosh, R.A., Yamazaki, Y., Dubuvsky J., Roger J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat, 12th International Wheat Genetics Symposium; Yokohama, Japan; 8-13 September 2013.

15. Muramatsu M. Dosage effect of the spelta gene Q of hexaploid wheat. Genetics, 1963; 48: 469–482.

16. McFadden E.S., Sears E.R. The origin of Triticum spelta and its freethreshing hexaploid relatives. Heredity, March, 1946, V. XXXVII(3): 81-89. (Continued from the March Issue) Heredity, March, 1946. V. XXXVII(4): 107-115.

17. Sears E.R. The aneuploids of common wheat. Missouri Agric. Stat. Res. Bull., 1954;. 572:. 1–59.

18. Simons K.J., Fellers J.P., Trick H.N., Zengcui Zhang, Tai Y-S, Gill B.S., Faris J.D. Molecular characterization of the major wheat domestication gene Q. Genetics, 2006; 172: 547–555.