Поліморфізм у короткому плечі 1R хромосоми жита в лініях пшениці, що мають 1RS.1BL транслокацію та 1R(1В) заміщення з різних джерел

  • М. К. Топораш Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна, 65082, Одеса, Дворянська, 2
  • І. І. Моцний Селекційно-генетичний інститут — Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна, 65036, Одеса, Овідіопольська дор., 3
  • А. Бьорнер Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research, Germany, D-06466, Gatersleben, Corrensstrasse, 3
  • П. Cурділль UMR 1095 INRA-UBP Génétique, Diversité & Ecophysiologie des Céréales, France, 63039 Clermont-Ferrand, Chemin de Beaulieu, 5
  • С. В. Чеботар Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна, 65082, Одеса, Дворянська, 2; Селекційно-генетичний інститут — Національний центр насіннєзнавства та сортовивченняУкраїна, 65036, Одеса, Овідіопольська дор., 3
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.16.2.1059

Анотація

Мета. Коротке плече хромосоми жита (Secale cereale L.) 1R широко застосовується у селекції м’якої пшениці (Triticum aestivum L.), зокрема 1RS.1BL транслокація, для інтрогресії генів стійкості до листової (Lr26), стеблової (Sr31), жовтої (Yr9) іржі, а також борошнистої роси (Pm8); 1RS.1AL транслокація несе гени резистентності Gb2/Gb6 до тлі (Schizaphis graminum Rondani), борошнистої роси (Pm17) і ген резистентності Cmc4 до кліща Aceria tosichella Koifer, що є переносником вірусу смугастої мозаїки пшениці. Метою нашого дослідження є виявлення молекулярно-генетичного поліморфізму за короткими плечами хромосоми 1R різного походження в лініях м’якої пшениці, що несуть 1RS.1BL транслокацію або 1R(1B) заміщення з різних джерел. Методи. Генетичний поліморфізм ліній аналізували за допомогою ПЛР з рядом мікросателітних маркерів до хромосом жита та пшениці. Результати. Було показано, що лінія CWX має рекомбінантне коротке плече хромосоми 1RS жита, яка отримала частини хромосом 1RS від батьківських ліній H242/97-2 та H273/97, у результаті кросинговеру, що привів до рекомбінації локусів. Висновки. Молекулярно-генетичний поліморфізм було виявлено в 1RS.1BL транслокаціях та 1R(1B) заміщеній хромосомі, що мають різне походження у ліній H242/97-2, CWXs, H273/97, PavonMA1 та Salmon, де було детектовано різні алелі за локусами Xscm9, Xtsm422, Xgwm752, Xgwm18, Taglgap.
Ключові слова: поліморфізм, 1RS.1BL транслокація, ПЛР-аналіз, мікросателітні маркери.

Посилання

Crespo-Herrera L. A., Garkava-Gustavsson L., Ahman I. A systematic review of rye (Secale cereale L.) as a source of resistance to pathogens and pests in wheat (Triticum aestivum L.). Hereditas. 2017. Vol. 154(14). P. 14–23. doi: 10.1186/s41065-017-0033-5

Devos K.M., Bryan G.J., Collins A.J., Stephenson P., Gale M.D. Application of two microsatellite sequences in wheat storage proteins as molecular markers. Theoretical and Applied Genetics. 1995. Vol. 90(2). P. 247–252.

Dhaliwal, A. S., and MacRitchie F. Contributions of protein fractions to dough handling properties of wheat-rye translocation cultivars. J. Cereal Sci. 1990.Vol. 12(2). P. 113–122. doi: 10.1016/S0733-5210(09)80093-3

Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 1990. Vol. 12(1). P. 13–15.

Graybosch R.A. Uneasy unions: Quality effects of rye chromatin transfers to wheat. J. Cereal Sci. 2001. Vol. 33(1). P. 3–16. doi: l0.1006/jcrs.2000.0336

Howell T., Hale I., Jankuloski L., Bonafede M., Gilbert M., Dubcovsky J. Mapping a region within the 1RS.1BL translocation in common wheat affecting grain yield and canopy water status. Theoretical and Applied Genetics. 2014. Vol. 127(12). P. 695–2709. doi: 10.1007/s00122-014-2408-6

Karki D., Wyant III W., Berzonsky W.A., Glover K.D. Investigating physiological and morphological mechanisms of drought tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) lines with 1RS translocation. Am J Plant Sci. 2014. Vol. 5(13). P. 1936–1944. doi: 10.4236/ajps.2014.513207

Kattermann G. Über konstante, halmbehaarte stämmeaus weizenroggenbastardierung mit 2n=42 chromosomen. Z. Indukt. Abstamm. Vererbungsl. 1938. Vol.74. P. 354–375.

Khlestkina E.K., Than M. H. M., Pestsova E. G., Röder M. S., Malyshev S. V., Korzun V., Börner A. Mapping of 99 new microsatellite-derived loci in rye (Secale cereale L.) including 39 expressed sequence tags. Theoretical and Applied Genetics. 2004. Vol. 109(4). P. 725-732. doi: 10.1007/s00122-004-1659-z

Kofler R., Bartos J., Gong L., Stift G., Suchankova P., Simkova H., Berenyi M., Burg K., Dolezel J., Lelley T. Development of microsatellite markers specific for the short arm of rye (Secal cereale L.) chromosome 1. Theoretical and Applied Genetics. 2008. Vol. 117(6). P. 915–926. doi: 10.1007/s00122-008-0831-2

Kozub N.A., Sozinov I.A., Karelov A.V., Bidnyk H.Ya., Demianova N.A., Sozinova O.I., Blume Ya.B., Sozinov A.A. Studying recombination between the 1RS arms from the rye Petkus and Insave involved in the 1BL.1RS and 1AL.1RS translocations using storage protein loci as genetic markers. Cytology and Genetics. 2018. Vol. 52(6). P. 440–447. doi: 10.3103/S0095452718060063

Lein, A. Introgression of a rye chromosome to wheat strains by Georg Riebesel - Salzmünde after 1926. Proc. EUCARPIA Symp. on Triticale, Leningrad. 1973. P.158-167

Lukaszewski AJ. Manipulation of the 1RS.1BL translocation in wheat by induced homoeologous recombination. Crop Sci. 2000. Vol. 40(1). P. 216–225. doi: 10.2135/cropsci2000.401216x

Mago R., Spielmeyer W., Lawrence G.J., Lagudah E.S., Ellis J.G., Pryor A. Identification and mapping of molecular markers linked to rust resistance genes located on chromosome 1RS of rye using wheat-rye translocation lines. Theoretical and Applied Genetics. 2002. Vol.104(8). P. 1317–1324. DOI: 10.1007/s00122-002-0879-3

Merker A., Forsstrom P. Isolation of mildew resistant wheat-rye translocation lines from a double substitution line. Euphytica. 2000. Vol. 15(3). P. 167–172. doi: 10.1023/A:1004018500970

Rabinovich S.V. Importance of wheat-rye translocations for breeding modern cultivar of Triticum aestivum L. Euphytica. 1998. Vol. 100(1). P. 323–340.

Röder M. S., Wendehake K., Korzun V., Bredemeijer G., Laborie D., Bertrand L., Isaac P., Rendell S., Jackson J., Cooke R. J., Vosman B., Ganal M. W. Construction and analysis of a microsatellite-based database of European wheat varieties. Theoretical and Applied Genetics. 2002. Vol. 106(1). P. 67–73. doi: 10.1007/s00122-002-1061-7

Röder M.S. Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M., Philippe L., and Ganal M. W. A microsatellite map of wheat. Genetics. 1998. Vol. 149(4). P. 2007-2023.

Saal B. and Wricke G. Development of simple sequence repeat markers in rye (Secale cereale L.) Genome. 1999. Vol.42(5). P. 964–972.

Schlegel R. Current list of wheats with rye and alien introgression. 2016. V05-16, 1-18. URL: http://www.rye-gene-map.de/rye-introgression

Sebesta E.E., Wood E.A., Porter D.R., Webster J.A., Smith E.L. Registration of gaucho greenbug-resistant triticale germplasm. Crop Sci. 1994. Vol. 34(5). P. 1428–1428.

Tsunewaki K. Genetic studies of a 6x-derivative from an 8x Triticale. Canad. J. Genet. Cytol. 1964. Vol. 6(1). P. 1–11.

Vosman B., Cooke R., Ganal M., Peeters R., Isaac P., Bredemeijer G. Standardization and application of microsatellite markers for variety identification in tomato and wheat. Acta Hort. 2001. Vol. 546. P. 307–316.

Weng Y., Azhaguvel P., Devkota R. N. and Rudd J. C. PCR-based markers for detection of different sources of 1AL.1RS and 1BL.1RS wheat–rye translocations in wheat background. Plant Breeding. 2007. Vol. 126(5). P.482–486. doi: 10.1111/j.1439-0523.2007.01331.x

Zarco-Hernandez J.A., Santiveri F., Michelena A., Javier Peña R. Durum wheat (Triticum turgidum, L.) carrying the 1BL/1RS chromosomal translocation: agronomic performance and quality characteristics under Mediterranean conditions. Eur J. Agron. 2005. Vol. 22(1). P.33–43. doi: 10.1016/j.eja.2003.12.001