Полиморфизм микросателлитного маркера REMS1218 в образцах ржи посевной Secale cereale L. из Петергофской генетической коллекции и сортовой популяции Графиня

Обложка


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Актуальность. Короткостебельность для ржи является важным признаком в селекции. Большинство сортов озимой ржи несут ген доминантной короткостебельности Ddw1. Простой способ оценки разнообразия района хромосомы, в котором локализован ген Ddw1, — использование микросателлитного маркера REMS1218.

Цель — исследование полиморфизма маркера REMS1218 у шести короткостебельных самонесовместимых форм из Петергофской генетической коллекции ржи и растений ржи сортовой популяции Графиня.

Материалы и методы. Исследованы шесть форм озимой ржи, гомозиготные по аллелям нескольких генов короткостебельности/карликовости, и среднерослая сортовая популяция озимой ржи Графиня. Полиморфизм микросателлитного маркера REMS1218 изучен с помощью фрагментного анализа.

Результаты. У короткостебельных форм из коллекции преобладает фрагмент длиной 318 п. н. маркера REMS1218 вне зависимости от наличия гена Ddw1, показан значительный полиморфизм по маркеру REMS1218 у сортовой популяции Графиня. Анализ, проведенный методом главных компонент с использованием измеренных вегетативных признаков и параметров зерна 79 растений сортовой популяции Графиня, продемонстрировал отсутствие группировок в пространстве главных компонент для четырех доминирующих типов профиля REMS1218 по данным компонентам.

Выводы. Микросателлитный маркер REMS1218 может быть использован для характеристики отдельных растений сортовой популяции, для разделения гетерогенных совокупностей на субгруппы со сходным профилем для последующего анализа потомств выделенных семей по селектируемым признакам (высота растения, продуктивность).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Наталья Владимировна Цветкова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: n.tswetkowa@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7353-1107
SPIN-код: 1687-5757

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Павел Александрович Зыкин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pavel.zykin@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1624-6163
SPIN-код: 2730-5890

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Елена Александровна Андреева

Санкт-Петербургский государственный университет; Институт общей генетики Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.a.andreeva@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9326-3170
SPIN-код: 7269-8240

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Москва

Список литературы

  1. sfera.fm [Электронный ресурс]. Рожь — стратегическая зерновая культура в обеспечении продовольственной безопасности России [дата обращения: 26.08.2024]. Режим доступа: https://sfera.fm/articles/hlebopecheniya/rozh-strategicheskaya-zernovaya-kultura-v-obespechenii-prodovolstvennoi-bezopasnosti-rossii
  2. Кобылянский В.Д. Рожь. Генетические основы селекции. Москва: Колос, 1982.
  3. Philippot L., Hallin S. Towards food, feed and energy crops mitigating climate change // Trends Plant Sci. 2011. Vol. 16, N 9. P. 476–480. doi: 10.1016/j.tplants.2011.05.007
  4. Feyereisen G.W., Camargo G.G.T., Baxter R.E., et al. Cellulosic biofuel potential of a winter rye double crop across the U.S. corn–soybean belt // J Agron. 2013. Vol. 105, N 3. P. 631–642. doi: 10.2134/agronj2012.0282
  5. Plaschke J., Börner A., Xie D.X., et al. RFLP mapping of genes affecting plant height and growth habit in rye // Theor Appl Genet. 1993. Vol. 85, N 8. P. 1049–1054. doi: 10.1007/BF00215046
  6. Plaschke J., Korzun V., Koebner R.M.D., Börner A. Mapping the GA3-insensitive dwarfing gene ct1 on chromosome 7 in rye // Plant Breeding. 1995. Vol. 114, N 2. P. 113–116. doi: 10.1111/j.1439-0523.1995.tb00773.x
  7. Malyshev S., Korzun V., Voylokov A., et al. Linkage mapping of mutant loci in rye (Secale cereale L.) // Theor Appl Genet. 2001. Vol. 103, N 1. P. 70–74. doi: 10.1007/s001220000504
  8. Braun E.M., Tsvetkova N., Rotter B., et al. Gene expression profiling and fine mapping identifies a gibberellin 2-oxidase gene co-segregating with the dominant dwarfing gene Ddw1 in rye (Secale cereale L.) // Front Plant Sci. 2019. Vol. 10. ID 857. doi: 10.3389/fpls.2019.00857
  9. Stojałowski S., Myśków B., Hanek M. Phenotypic effect and chromosomal localization of Ddw3, the dominant dwarfing gene in rye (Secale cereale L.) // Euphytica. 2015. Vol. 201. P. 43–52. doi: 10.1007/s10681-014-1173-6
  10. Kantarek Z., Masojć P., Bienias A., Milczarski P. Identification of a novel, dominant dwarfing gene (Ddw4) and its effect on morphological traits of rye // PLoS One. 2018. Vol. 13, N 6. ID e0199335. doi: 10.1371/journal.pone.0199335
  11. Кобылянский В.Д. О генетике доминантного фактора ржи короткосоломенной // Генетика. 1972. Т. 8, № 1. С. 12–17. EDN: WGSFAX
  12. Кобылянский В.Д., Солодухина О.В. Использование доноров ценных признаков растений в селекции новых сортов озимой ржи // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29, № 7. С. 7–12. EDN: UCPKFH
  13. Börner A., Melz G. Response of rye genotypes differing in plant height to exogenous gibberellic acid application // Arch Züchtungsforsch. 1988. N 18. P. 71–74.
  14. Korzun V., Börner A., Melz G. RFLP mapping of the dwarfing (Ddw1) and hairy peduncle (Hp) genes on chromosome 5 of rye (Secale cereale L.) // Theor Appl Genet. 1996. Vol. 92, N 8. P. 1073–1077. doi: 10.1007/BF00224051
  15. Каталог мировой коллекции ВИР. Вып. 757. Озимая рожь. Санкт-Петербург: ВИР, 2004. 47 с.
  16. Каталог мировой коллекции ВИР. Вып. 844. Озимая рожь (доноры и источники ценных признаков озимой ржи применительно к задачам селекции). Санкт-Петербург: ВИР, 2017. 37 с.
  17. Haardt R.C., Schmiedchen B., Gordillo-Rodriguez A., Eifler J. Identifying variants associated with dwarfism via long read sequencing of the Ddw1 locus in winter rye // bioRxiv. 2023. ID 537231. doi: 10.1101/2023.04.17.537231
  18. Tenhola-Roininen T., Tanhuanpää P. Tagging the dwarfing gene Ddw1 in a rye population derived from doubled haploid parents // Euphytica. 2010. Vol. 172, N 3. P. 303–312. doi: 10.1007/s10681-009-9982-8
  19. Kroupin P., Chernook A., Karlov G., et al. Effect of dwarfing gene Ddw1 on height and agronomic traits in spring Triticale in greenhouse and field experiments in a Non-Black Earth region of Russia // Plants. 2019. Vol. 8, N 5. ID 131. doi: 10.3390/plants8050131
  20. rp5.ru [Электронный ресурс]. Архив погоды в Ломоносове [дата обращения: 10.07.2024]. Режим доступа: https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Ломоносове
  21. meteo.nw.ru [Электронный ресурс]. Климат Санкт-Петербурга и Ленинградской области [дата обращения: 10.07.2024]. Режим доступа: http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2
  22. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. Vol. 12, N 1. P. 13–15.
  23. Mahone G.S., Frisch M., Bauer E., et al. Detection of donor effects in a rye introgression population with genome-wide prediction // Plant Breed. 2015. Vol. 134, N 4. P. 406–415. doi: 10.1111/pbr.12283
  24. The rye genome / M.T. Rabanus-Wallace, N. Stein, editors. Springer Cham, 2021. 236 p. doi: 10.1007/978-3-030-83383-1
  25. Кобылянский В.Д., Солодухина О.В. Роль ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова в инициации и становлении новых направлений в селекции озимой ржи в России // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2015. Т. 176, № 1. С. 5–19. EDN: UADZWT doi: 10.30901/2227-8834-2015-1-5-19
  26. Hackauf B., Goldfisch M.T., Musmann D., et al. Evaluation of the dominant dwarfing gene Ddw1 with respect to its use in hybrid rye breeding. В кн.: Resistenz gegen biotischen stress in der Pflanzenzüchtung: Resistenz gegen abiotischen Stress in der Pflanzenzüchtung. 63; 19–21 November 2012; Tagung. Tagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs; Raumberg-Gumpenstein, Österreich, 2012. S. 41–42.
  27. Miedaner T., Haffke S., Siekmann D., et al. Dynamic quantitative trait loci (QTL) for plant height predict biomass yield in hybrid rye (Secale cereale L.) // Biomass and Bioenergy. 2018. Vol. 115. P. 10–18. doi: 10.1016/j.biombioe.2018.04.001
  28. Chernook A., Kroupin P., Karlov G., et al. Effects of Rht-B1b and Ddw1 dwarfing genes in two connecting populations of spring Triticale under greenhouse experiment conditions // Agriculture. 2019. Vol. 9, N 6. ID 119. doi: 10.3390/agriculture9060119
  29. Chernook A.G., Bazhenov M.S., Kroupin P.Y., et al. Compensatory effect of the ScGrf3-2R gene in semi-dwarf spring Triticale (×Triticosecale Wittmack) // Plants. 2022. Vol. 11, N 22. ID 3032. doi: 10.3390/plants11223032

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электрофореграммы профилей продуктов ПЦР с маркером REMS1218 у самонесовместимых карликовых/короткостебельных форм из Петергофской генетической коллекции: a — карлик ct1; b — форма с доминантной короткостебельностью Ddw1; c — карлик mn; d — карлик ct2. Цифры около пиков синего цвета соответствуют длине ПЦР-продуктов в нуклеотидах, рассчитанных программой GeneMarker v.1.85 относительно стандарта с известными длинами фрагментов (пики оранжевого цвета). Наличие дополнительных невысоких пиков связано с особенностями работы Taq-полимеразы и не представляет диагностического значения

Скачать (174KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электрофореграммы профилей продуктов ПЦР с маркером REMS1218 у сортовой популяции Графиня: а — тип 1; b — тип 2; c — тип 3; d — тип 4. Цифры около пиков синего цвета соответствуют длине ПЦР-продуктов в нуклеотидах, рассчитанных программой GeneMarker v.1.85 относительно стандарта с известными длинами фрагментов (пики оранжевого цвета). Наличие дополнительных невысоких пиков связано с особенностями работы Taq-полимеразы и не представляет диагностического значения

Скачать (193KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Анализ морфометрических признаков растений сортовой популяции Графиня методом главных компонент. Цветные точки — индивидуальные растения, залитые цветом эллипсы — области с 95 % вероятностью принадлежности индивидуального растения к данной группе

Скачать (91KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


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.