Неадитивна експресія регуляторів розвитку остей у ліній пшениці м’якої із інтрогресіями від Amblyopyrum muticum

  • А. Г. Наваліхіна
  • М. З. Антонюк
  • Т. К. Терновська
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v25.1155

Анотація

Мета. Неадитивна експресія гомеотичних генів вважається причиною появи небать­ківських фенотипів у рослин гібридного походження. Раніше були ідентифіковані послідовності генів, ортологічних регуляторам розвитку остей, у рису та ячменю, TaTOB1, TaDL, TaKNOX3 та TaETT2 у геномі пшениці м’якої. Неадитивна експресія цих регуляторних генів може бути причиною появи рослин із остеподібними відростками серед безостих ліній пшениці м’якої із інтрогресіями від Amblyopyrum muticum. Методи. Експресію генів визначали методом зворотнотранскрипційної кількісної ПЛР із кінцевою детекцією. Результати. Інтрогресивні лінії Triticum aestivum / A. muticum мають знижений рівень експресії трьох регуляторних генів: TaTOB1, TaKNOX3 та TaETT2. Ортологи генів TaTOB1, TaKNOX3 є негативними регуляторами розвитку остей у рису та ячменю, тому зниження рівня їхньої експресії у ліній могло спричинити розвиток остей. Виявлена мінливість в експресії трьох генів не була специфічною для ліній із небатьківським фенотипом. Висновки. Через відсутність кореляції фенотипу із зниженим рівнем експресії досліджуваних генів виявлена мінливість не вважається безпосередньою причиною появи рослин із небатьківським фенотипом cеред інтрогресивних ліній.

Ключові слова: амфідиплоїди, неадитивна експресія, генетика розвитку, ості.

Посилання

Pumphrey M., Bai J., Laudencia-Chingcuanco D., Anderson O., Gill B.S. Nonadditive expression of homoeologous genes is established upon polyploidization in hexaploid wheat. Genetics. 2009. Vol. 181. P. 1147–1157.

He P., Friebe B.R., Gill B.S., Zhou J-M. Allopolyploidy alters gene expression in the highly stable hexaploid wheat. Plant Mol Biol. 2003. Vol. 52. P. 401–414.

Liu B., Xu C., Zhao N., Qi B., Kimatu J. N., Pang J. et al. Rapid genomic changes in polyploid wheat and related species: im-plications for genome evolution and genetic improvement. J Genet Genomics. 2009. Vol. 36. P. 519–528.

Chen Z.J., Ni Z. Mechanisms of genomic rearrangements and gene expression changes in plant polyploids. Bioessays. 2006. Vol. 28. P. 240–252.

Kashkush K., Feldman M., Levy A. Gene loss, silencing and activation in a newly synthesized wheat allotetraploid. Genetics. 2002. Vol. 160. P. 1651–1659.

Feldman M., Levy A. Genome evolution due to allopolyploidization in wheat. Genetics. 2012. Vol. 192. P. 763–774.

Jackson S., Chen Z. J. Genomic and expression plasticity of polyploidy. Curr Opin Plant Biol. 2010. Vol. 13. P. 153–159.

Song Q., Chen Z.J. Epigenetic and developmental regulation in plant polyploids. Curr Opin Plant Biol. 2015. Vol. 24. P. 101–109.

Chen Z.J. Genetic and epigenetic mechanisms for gene expression and phenotypic variation in plant polyploids. Annu Rev Plant Biol. 2007. Vol. 58. P. 377–406.

Toriba T., Hirano H-Y. The DROOPING LEAF and OsETTIN2 genes promote awn development in rice. Plant J. 2014. Vol. 77. P. 616–626.

Tanaka W., Toriba T., Ohmori Y., Yoshida A., Kawai A., Mayama-Tsuchida T. et al. The YABBY Gene TONGARI-BOUSHI1 Is Involved in Lateral Organ Development and Maintenance of Meristem Organization in the Rice Spikelet. Plant Cell. 2012. Vol. 24. P. 80–95.

Müller K.J., Romano N., Gerstner O., Garcia-Maroto F., Pozzi C., Salamini F. et al. The barley Hooded mutation caused by a duplication in a homeobox gene intron. Nature. 1995. Vol. 374. P. 727–730.

Navalikhina A., Antonyuk M., Pasichnyk T., Ternovska T. Identification of Oryza sativa awn development regulatory genes orthologs in Triticinae accessions. Cytol Genet. 2019. Vol. 53 (in press).

Ishikawa M, Ohmori Y, Tanaka W, Hirabayashi C, Murai K, Ogihara Y, et al. The spatial expression patterns of DROOPING LEAF orthologs suggest a conserved function in grasses. Genes Genet Syst. 2009. Vol. 84. P. 137–146.

Iefimenko T.S., Antonyuk M.Z., Martynenko V.S., Navalihina A.G., Ternovska T.K. Introgression of Aegilops mutica Genes into Common Wheat Genome. Cytology and Genetics. 2018. Vol. 52. P. 21–30.

Navalikhina A., Antonyuk M., Ternovska T. CDDP Markers MYB and MYC Spectra Variability in Introgressive Wheat Lines. Factors in Experimental Evolution of Organisms. 2017. Vol. 20. P. 73–78. [in Ukrainian]

Peng J., Xia Z., Chen L., Shi M., Pu J., Guo J. et al. Rapid and Efficient Isolation of High-Quality Small RNAs from Recalci-trant Plant Species Rich in Polyphenols and Polysaccharides. PloS ONE. 2014. Vol. 9. P. 12–14.

Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T.L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific prim-ers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012. Vol. 13. P. 134.

Debernardi J.M., Lin H., Chuck G., Faris J.D., Dubcovsky J. microRNA172 plays a crucial role in wheat spike morphogenesis and grain threshability. Development. 2017. Vol. 144. P. 1966–1975.

Nolan T., Hands R.E., Bustin S.A. Quantification of mRNA using real-time RT-PCR. Nature Protocols. 2006. Vol. 1. P. 1559–1582.

Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor laboratory press. New York. 1989. P. 931–957.

Lazar I. Gel Analyzer. URL: www.gelanalyzer.com.

Shapiro S.S., Martin B.W. An Analysis of Variance Test for Normality. Biometrika. 1965. Vol. 52. P. 591–611.

Navalikhina A., Antonyuk M., Iefimenko T., Ternovska T. Formation of awns in wheat lines with introgressions from Ae-gilops spp. caused by non-additive expression of novel regulatory genes. Unpublished.