Разработка генетической классификации хромосом Aegilops columnaris Zhuk. на основании анализа интрогрессивных линий Triticum aestivum×Ae. columnaris

Aegilops columnaris Zhuk. – потенциальный источник новых генов для улучшения пшеницы, однако до настоящего времени этот вид в селекции не использовался. В данной работе впервые получены и охарактеризованы интрогрессивные линии T. aestivum×Ae. columnaris. Молекулярно-цитогенетический анализ 20 интрогрессивных линий показал, что в основном они цитологически стабильны и несут от одной до трех пар хромосом эгилопса, дополняющих или замещающих хромосомы пшеницы. В кариотипах 15 линий методами С-дифференциального окрашивания и флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) были выявлены пять разных хромосом эгилопса, идентифицированных нами на основе анализа спектров замещений как 3Ае1, 3Ае2, 5Ае2, 6Ае1 и 6Ае2. Помимо этого, в линии 2305/1 была обнаружена моносомно дополненная хромосома Ае–а, классифицировать которую на данном этапе исследования невозможно. В нескольких линиях также выявлены акроцентриче- ские и телоцентрические хромосомы (Ае–b и Ае–с), предположительно образовавшиеся из неидентифицированных эгилопсных хромосом путем крупных делеций. Сравнение электрофоретических спектров глиадинов интрогрессивных линий Л-2310/1 и Л-2304/1 с замещениями хромосомы 6D на хромосомы 6-й гомеологической группы Ae. columnaris показало, что аллели глиадин-кодирующих локусов у них отличаются. Это подтверждает, что ли- нии Л-2310/1 и Л-2304/1 содержат неидентичные 6Ае-хромосомы. С учетом результатов более ранних работ теперь возможна идентификация 8 из 14 хромосом Aegilops columnaris.

Aegilops columnaris, интрогрессивные линии, дифференциальное окрашивание, FISH, замещения, транслокации, глиадины, запасные белки

1. Badaeva E.D., Amosova A.V., Samatadze T.E., Zoshchuk S.A., Shostak N.G., Chikida N.N., Zelenin A.V., Raupp W.J., Friebe B., Gill B.S. Genome differentiation in Aegilops. 4. Evolution of the U-genome cluster. Plant Syst. Evol. 2004;246:45-76. DOI 10.1007/s00606–003–0072–4.

2. Badaeva E.D., Badaev N.S., Gill B.S., Filatenko A.A. Intraspecific karyotype divergence in Triticum araraticum. Plant Syst. Evol. 1994;192(1):117-145. DOI 10.1007/BF00985912.

3. Badaeva E.D., Friebe B., Gill B.S. Genome differentiation in Aegilops. 2. Physical mapping of 5S and 18S–26S ribosomal RNA gene families in diploid species. Genome. 1996;39(6):1150-1158. DOI 10.1139/g96-145.

4. Badaeva E.D., Zoshchuk S.A., Paux E., Gay G., Zoshchuk N.V., Roger D., Zelenin A.V., Bernard M., Feuillet C. Fat element – a new marker for chromosome and genome analysis in the Triticeae.Chrom. Res. 2010;18(6):697-709. DOI 10.1007/s10577–010–9151–x.

5. Bedbrook R.J., 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.

6. Bushuk W., Zillman R.R. Wheat cultivar identification by gliadin electrophoregrams. 1. Apparatus, method, and nomenclature. Can. J. Plant Sci. 1978;58:505-515.

7. Dvořák J., Lassner M.W., Kota R.S., Chen K.C. The distribution of the ribosomal RNA genes in the Triticum speltoides and Elytrigia elongata genomes. Can. J. Genet. Cytol. 1984;62(5):628-632.

8. Dvořák J., Luo M.-C., Yang Z.-L. Restriction fragment length polymorphism and divergence in the genomic regions of high and low recombination in self-fertilizing and cross-fertilizing Aegilops species. Genetics. 1998;148:423-434.

9. Dvořák J., Zhang H.-B., Kota R.S., Lassner M. Organization and evolution of the 5S ribosomal RNA gene family in wheat and related species. Genome. 1989;32(6):1003-1016.

10. Friebe B., Gill B.S. Chromosome banding and genome analysis in diploid and cultivated polyploid wheats. Methods in genome analysis in plants: their merits and piffals. Ed. P.P. Jauhar. N.Y.; L.; Tokyo: Boca Ration: CRC Press, 1996;39-60.

11. Kihara H. Considerations on the evolution and distribution of Aegilops species based on the analyser-method. Cytologia. 1954;19(4):336-357.

12. McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., XiaX.C. Catalogue of Gene Symbols for Wheat: 2010. Available at: http://www.shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbolClassList.jsp.

13. Metakovsky E.V. Gliadin allele identification in common wheat. 2. Catalogue of gliadin alleles in common wheat. J. Gen. Breed. 1991;45:325-344.

14. Metakovsky E.V., Novoselskaya A.Yu. Gliadin allele identification in common wheat I. Methodological aspects of the analysis of gliadin patterns by one dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. J. Gen. Breed. 1991;45:317-324.

15. Morris E.R., Sears E.R. Tsitogenetika pshenitsy i rodstvennykh form [Cytogenetics of wheat and its relatives]. Jakubziner M.M. (Ed.). Pshenitsa i ee uluchshenie [Wheat and wheat improvement]. Moscow, Kolos Publ., 1970;84-90. (in Russian)

16. Novosel’skaja A.Ju., Metakovskij E.V., Sozinov A.A. Investigation of polymorphisms of gliadin in some wheat varieties by the methods of one-dimensional and two-dimensional electrophoresis. Tsitologiya i genetika = Cytology and Genetics. 1983;17(5):45-50. (in Russian)

17. Novosel’skaja-Dragovich A.Ju. Genetics and genomics of wheat: storage proteins, ecological plasticity and immunity. Genetika = Genetics (Moscow). 2015;51(5):568-583. DOI 10.7868/S0016675815050045. (in Russian)

18. Novosel’skaja-Dragovich A.Ju., Krupnov V.A., Sajfulin R.A., Puhal’skij V.A. The dynamics of genetic diversity in Saratov cultivars of common wheat Triticum aestivum L. for gliadin coding loci over 80 years of scientific breeding. Genetika = Genetics (Moscow). 2003;39(10):1338-1346. (in Russian)

19. Rayburn A.L., Gill B.S. Isolation of a D-genome specific repeated DNA sequence from Aegilops squarrosa. Plant Mol. Biol. Report. 1986; 4(2):102-109.

20. Salina E.A., Egorova E.M., Adonina I.G., Dobrovol’skaja O.B., Budashkina E.B., Leonova I.N. DNA markers for genotyping lines of common wheat (Triticum aestivum L.) with genetic material of Aegilops speltoides Tausch. and Triticum timopheevii Zhuk. Vestnik VOGiS = The Herald of Vavilov Society for Geneticists and Breeding Scientists. 2008;12(4):620-628. (in Russian)

21. Salina E.A., Lim Y.K., Badaeva E.D., Shcherban A.B., Adonina I.G., Amosova A.V., Samatadze T.E., Vatolina T.Yu., Zoshchuk S.A., Leitch A.R. Phylogenetic reconstruction of Aegilops section Sitopsis and the evolution of tandem repeats in the diploids and derived wheat polyploids. Genome. 2006;49:1023-1035. DOI 10.1139/G06–050.

22. Schneider A., Linc G., Molnar-Lang M. Fluorescence in situ hybridization polymorphism using two repetitive DNA clones in different cultivars of wheat. Plant Breeding. 2003;122:396-400. DOI 10.1046/j.1439–0523.2003.00891.x.

23. Schneider A., Molnar I., Molnar-Lang M. Utilisation of Aegilops (goatgrass) species to widen the genetic diversity of cultivated wheat. Euphytica. 2008;163:1-19. DOI 10.1007/s10681–007–9624–y.

24. Shepherd K.W. Chromosomal control of endosperm proteins in wheat and rye. Proc. 3rd Int. Wheat Genet. Symp. Eds. K.W. Finlay, K.W. Sherherd. Canberra. Austral. Acad. Sci., 1968;86-96.

25. Sozinov A.A., Poperelya F.A. Polymorphism of prolamins and breeding. Vestnik Selskokhozyaystvennoy Nauki = Herald of Agricultural Sciences. 1979;10:21-34. (in Russian)

26. Van Slageren M.W. Wild Wheats: a monograph of Aegilops L. and Amblyopyrum (Jaub. et Spach) Eig (Poaceae). Wageningen: Wageningen Agricultural University and ICARDA, Aleppo, Syria, 1994.

27. Zhang P., Dundas I.S., McIntosh R.A., Xu S.S., Park R.F., Gill B.S., Friebe B. Wheat–Aegilops Introgressions. Alien Introgression in Wheat Cytogenetics, Molecular Biology, and Genomics. Ed. M. Molnar-Lang, C. Ceoloni, J. Dolžel. Springer International Publishing Switzerland, 2015;221-243. DOI 10.1007/978–3–319–23494–6.