Эффективность молекулярных маркеров гена-супрессора SKr, определяющего скрещиваемость мягкой пшеницы с рожью посевной

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Среди генов, участвующих в контроле скрещиваемости мягкой пшеницы с рожью посевной, наиболее изучен доминантный супрессор SKr (Suppressor of crossability), для него разработаны ДНК-маркеры, описано их успешное применение в селекции, однако практически нет данных об их диагностической эффективности при скрининге ex situ коллекций.

С целью оценки эффективности сцепленных с SKr ДНК-маркеров Xcfb341, TGlc2, gene12 и gene13 выявлять формы с высокой скрещиваемостью с рожью нами изучены 103 образца мягкой пшеницы из коллекции ВИР, различающихся по уровню завязываемости гибридных зерновок (0–93 %) при опылении рожью. Показана эффективность маркеров Xcfb341, TGlc2 и gene12 для выявления форм с высокой (более 15 %) скрещиваемостью. Для маркера gene13 достоверная ассоциация аллель – признак не обнаружена. По сочетанию фрагментов (аллелей) маркерных локусов у образцов определено 10 гаплотипов, из них пять в образцах из Китая, при этом два ассоциированы с высокой скрещиваемостью. Гетерогенность по маркерным профилям показана для 11 образцов, в том числе для линии Л6-ХСР, на которой экспериментально подтверждена связь диагностических фрагментов с наблюдаемым в поле уровнем скрещиваемости.

Изученные маркеры гена SKr могут быть использованы для поиска потенциально совместимых с рожью образцов в ex situ-коллекциях, для контроля сохранности рецессивных аллелей skr при репродуцировании семян образцов, а также в селекционных программах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Игорь Вадимович Поротников

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Автор, ответственный за переписку.
Email: i.v.porotnikov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5841-8803
SPIN-код: 9010-0859
Scopus Author ID: 57219994008

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Валентина Петровна Пюккенен

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: tina7@yandex.ru
Scopus Author ID: 57211942307

ст. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Юрьевна Антонова

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: olgaant326@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8334-8069
SPIN-код: 9255-6449
Scopus Author ID: 23391684100

канд. биол. наук, заведующий лабораторией молекулярной селекции и ДНК-паспортизации

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Павловна Митрофанова

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: o.mitrofanova@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0002-9171-2964
Scopus Author ID: 6602647964

д-р биол. наук, гл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Mujeeb-Kazi A., Kazi A.G., Dundas I., et al. Genetic diversity for wheat improvement as a conduit to food security // Adv Agron. 2013. Vol. 122, No. 4. P. 179–257. doi: 10.1016/B978-0-12-417187-9.00004-8
  2. Moskal K., Kowalik S., Podyma W., et al. The Pros and Cons of Rye Chromatin Introgression into Wheat Genome // Agronomy. 2021. Vol. 11, No. 3. ID456. doi: 10.3390/agronomy11030456
  3. Lein A. Die genetische Grundlage der Kreuzbarkeit zwischen Weizen und Roggen // Zeitschrift für Induktive Abstammungs und Vererbungslehre. 1943. Vol. 81, No. 1. P. 28–61. doi: 10.1007/BF01847441
  4. Lange W., Wojciechowska B. The crossing of common wheat (Triticum aestivum L.) with cultivated rye (Secale cereale L.). I. Crossability, pollen grain germination and pollen tube growth // Euphytica. 1976. Vol. 25, No. 1. P. 609–620. doi: 10.1007/BF00041598
  5. Zeven A.C. Crossability percentages of some 1400 bread wheat varieties and lines with rye // Euphytica. 1987. Vol. 36, No. 1. P. 299–319. doi: 10.1007/BF00730677
  6. Bouguennec A., Lesage V.S., Gateau I., et al. Transfer of recessive skr crossability trait into well-adapted French wheat cultivar Barok through marker-assisted backcrossing method // Cereal Res Commun. 2018. Vol. 46, No. 4. P. 604–615. doi: 10.1556/0806.46.2018.043
  7. Pershina L.A., Trubacheeva N.V. Interspecific incompatibility in the wide hybridization of plants and ways to overcome it // Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2017. Vol. 7, No. 4. P. 358–368. doi: 10.1134/S2079059717040098
  8. Писарев В.Е. Амфидиплоиды «яровая пшеница × яровая рожь» // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1960. Т. 32, № 2. С. 37–55.
  9. Riley R., Chapman V. The inheritance in wheat of crossability with rye // Genet Res. 1967. Vol. 9, No. 3. P. 259–267. doi: 10.1017/S0016672300010569
  10. Ригин Б.В. Скрещиваемость пшеницы с рожью // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1976. Т. 58, № 1. С. 12–34.
  11. Krolow K.D. Untersuchungen über die Kreuzbarkeit zwischen Weizen and Roggen // Z. Pflanzenzüchtung. 1970. Vol. 64. P. 44–72.
  12. Laugerotte J., Baumann U., Sourdille P. Genetic control of compatibility in crosses between wheat and its wild or cultivated relatives // Plant Biotechnol J. 2022. Vol. 20, No. 5. P. 812–832. doi: 10.1111/pbi.13784
  13. Tixier M.H., Sourdille P., Charmet G., et al. Detection of QTLs for crossability in wheat using a doubled-haploid population // Theor Appl Genet. 1998. Vol. 97, No. 7. P. 1076–1082. doi: 10.1007/s001220050994
  14. Alfares W., Bouguennec A., Balfourier F., et al. Fine mapping and marker development for the crossability gene SKr on chromosome 5BS of hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) // Genetics. 2009. Vol. 183, No. 2. P. 469–481. doi: 10.1534/genetics.109.107706
  15. Qureshi N., Bariana H., Forrest K., et al. Fine mapping of the chromosome 5B region carrying closely linked rust resistance genes Yr47 and Lr52 in wheat // Theor Appl Genet. 2017. Vol. 130, No. 3. P. 495–504. doi: 10.1007/s00122-016-2829-5
  16. Ruud A.K., Windju S., Belova T., et al. Mapping of SnTox3 – Snn3 as a major determinant of field susceptibility to Septoria nodorum leaf blotch in the SHA3/CBRD × Naxos population // Theor Appl Genet. 2017. Vol. 130, No. 7. P. 1361–1374. doi: 10.1007/s00122-017-2893-5
  17. Bertin I., Fish L., Foote T.N., et al. Development of consistently crossable wheat genotypes for alien wheat gene transfer through fine-mapping of the Kr1 locus // Theor Appl Genet. 2009. Vol. 119, No. 8. P. 1371–1381. doi: 10.1007/s00122-009-1141-z.
  18. Рехметулин Р.М. Использование форм мягкой пшеницы АМ 808 и МА 808 в скрещивании с рожью // Доклады ВАСХНИЛ. 1988. Т. 9. С. 7–10.
  19. Суриков И.М., Киссель Н.И. Наследование хорошей скрещиваемости озимой пшеницы с рожью // Цитология и генетика. 1980. Т. 14, № 4. С. 71–73.
  20. Пюккенен В.П. Коллекция мягкой пшеницы по признаку хорошей скрещиваемости с рожью. Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы // Тезисы докладов II Вавиловской международной конференции; ноябрь 26–30, 2007; Санкт-Петербург. Санкт-Петербург: ВИР, 2007. С. 585–588.
  21. Рехметулин Р.М. Скрещиваемость Аргентинских сортов яровой мягкой пшеницы с диплоидной и тетраплоидной рожью // Сборник научных трудов по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1987. Т. 111. С. 77–81.
  22. Rui M., Zheng D.S., Fan L. The crossability percentages of 96 bread wheat landraces and cultivars from Japan with rye // Euphytica. 1995. Vol. 92, No. 3. P. 301–306. doi: 10.1007/BF00037112
  23. Рубец В.С. Биологические особенности тритикале как основа совершенствования селекционного процесса: дис. … д-ра биол. наук. Москва: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2016.
  24. Мережко А.Ф., Ерохин Л.М., Юдин А.Е. Эффективный метод опыления зерновых культур: методические указания. Ленинград: ВНИИР им. Н.И. Вавилова, 1973.
  25. Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Рыбаков Д.А., и др. SSR-анализ современных российских сортов картофеля с использованием ДНК номенклатурных стандартов // Биотехнология и селекция растений. 2020. Т. 3, № 4. С. 77–96. doi: 10.30901/2658-6266-2020-4-o2
  26. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. Методика биометрических расчетов. Москва: Наука, 1963. 356 с.
  27. Martynov S., Dobrotvorskaya T., Dobrotvorskiy D. Genetic resources information system for wheat and triticale (GRIS). 2016 [дата обращения: 02.09.2022]. Доступ по ссылке: http://wheatpedigree.net

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Встречаемость (%) аллелей локусов Xcfb341, TGlc2, gene12 и gene13 у изученных генотипов мягкой пшеницы. Для TGlc2 и gene13 не приведены аллели, выявленные у всех генотипов

Скачать (134KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Разнообразие амплифицированных фрагментов ДНК, выявленных с использованием маркеров Xcfb341 (а) и gene12 (b) у изученных генотипов мягкой пшеницы. 1, 2 — Chinese Spring; 3, 4 — Хлудовская; 5 — Punjab Tipe 8A; 6 — Akadaruma; 7, 8 — к-34883; 9 — Сибирка Ярцевская (р-1); 10 — отрицательный контроль (H2O); 11 — Красная Звезда; 12 — Bage; 13, 14 — к-42052 (р-1, 2); 15 — Punjab Tipe 8A; 16 — Л16-ХСР. М — маркер молекулярного веса 100 bp + 1,5 Kb (СибЭнзим)

Скачать (151KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Разнообразие амплифицированных фрагментов ДНК, выявленных с использованием маркеров TGlc2 (а) и gene13 (b) у изученных генотипов мягкой пшеницы. 1 — отрицательный контроль (H2O); 2 — Courtot; 3 — Л42-ХСР; 4 — Chinese Spring; 5 — Moro of Sind (р-2); 6 — Akadaruma; 7 — Немчиновская 24; 8 — Punjab Tipe 8A; 9 — Сибирка Ярцевская (р-1)

Скачать (113KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение 114 изученных генотипов с разными гаплотипами в зависимости от скрещиваемости с рожью

Скачать (123KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 89324 от 21.04.2025.