Использование PLUG-маркеров для выявления чужеродного генетического материала на разных этапах селекции мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)

Использование PLUG-маркеров для выявления чужеродного генетического материала на разных этапах селекции мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)

Автор: Sokolov P.A., Polkhovsky A.V., Kroupin P.Y., Karlov G.I., Divashuk M.G., Rubets V.S., Pylnev V.V., Khupatsariya T.I.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Зерновые: генетический потенциал, селекционное улучшение, агробиотехнологии

Статья в выпуске: 3 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

Молекулярные маркеры позволяют контролировать направленный перенос чужеродного генетического материала в геном пшеницы. Среди разнообразных молекулярных маркеров максимальным преимуществом для анализа отдаленных гибридов обладают PLUG (PCR-based landmark unique gene) благодаря способности амплифицироваться при анализе близкородственных видов и возможности за одну реакцию детектировать одновременно три генома в пределах одной гомеологичной группы. В качестве объекта нашего исследования использовалась коллекция из 41 образца, которые находятся на разных этапах селекционного процесса (РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева). Образцы получены в результате скрещивания мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) и пшеницы Тимофеева ( T. timopheevii Zhuk.) и продемонстрировали на естественном фоне устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе. При анализе этой коллекции отдаленных гибридов нами впервые продемонстрированы возможности PLUG-маркеров для идентификации чужеродных интрогрессий в геном мягкой пшеницы со стороны T. timopheevii. Для того чтобы увеличить степень полиморфизма между образцами, продукты амплификации PLUG-маркеров дополнительно обрабатывали часторежущими эндонуклеазами рестрикции TaqI и HaeIII. Были обнаружены формы как с единичными, так и с множественными интрогрессиями, из последних особый интерес представляют образцы с интрогрессиями более чем в одной гомеологичной группе. Показана гетерогенность не только поздних поколений селекционных образцов, но также образцов из питомника предварительного сортоиспытания, что может быть связано со вторичной хазмогамией. В результате проведенных исследований отобрано 14 PLUG-маркеров для длинного и короткого плеча хромосом каждой гомеологичной группы, которые могут быть рекомендованы для детекции генетического материала T. timopheevii в отдаленных гибридах T. timopheevii ? T. aestivum. Обсуждаются преимущества PLUG-маркеров как инструмента мониторинга переноса чужеродного генетического материала в геном мягкой пшеницы.

Еще

Мягкая пшеница, пшеницы тимофеева, отдаленная гибридизация, чужеродный генетический материал, молекулярные маркеры, пцр

Короткий адрес: https://sciup.org/142213808

IDR: 142213808   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.535rus

Список литературы Использование PLUG-маркеров для выявления чужеродного генетического материала на разных этапах селекции мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)

  • Гончаров Н.П., Кондратенко Е.Я. Происхождение, доместикация и эволюция пшениц. Вестник ВОГиС, 2008, 12(1/2): 159-179.
  • Зерновые культуры (выращивание, уборка, доработка и использование)/Под ред. Д. Шпа-ара. М., 2016.
  • McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Somers D.J., Apples R., Devos K.M. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. Proc. 12th Int. Wheat Genetics Symposium (8-13 September 2013, Yokohama, Japan). Режим доступа: https://wheat.pw.usda.gov/GG2/Triticum/wgc/2013/GeneCatalogueIntroduction.pdf. Без даты.
  • Leonova I.N., Budashkina E.B., Flath K., Weidner A., Börner A., Röder M.S. Microsatellite mapping of a leaf rust resistance gene transferred to common wheat from Triticum timopheevii. Cereal Res. Commun., 2010, 38: 212-220 ( ) DOI: 10.1556/CRC.38.2010.2.7
  • Маркелова Т.С. Основные направления селекции пшеницы на устойчивость к болезням. Защита и карантин растений, 2011, 1: 21-23.
  • Жуковский П.М. Избранные труды/Под ред. В.Ф. Дорофеева. Л., 1985.
  • Дорофеев В.Ф. Пшеницы мира. Л., 1987.
  • Brown-Guedira G.L., Gill B.S., Bockus W.W., Cox T.S., Hatchett J.H., Leath S., Peterson C.J., Thomas J.B., Zwer P.K. Evaluation of a collection of wild Timopheevii wheat for resistance to disease and arthropod pests. Plant Dis., 1996, 80: 928-933.
  • Тимонова Е.М., Леонова И.Н., Белан И.А., Россеева Л.П., Салина Е.А. Влияние отдельных участков хромосом Triticum timopheevii на формирование устойчивости к болезням и количественные признаки мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, 16: 142-159.
  • Частная селекция полевых культур/Под ред. В.В. Пыльнева. СПб, 2016.
  • Обухова Л.В., Будашнкина Е.Б., Ермакова М.Ф., Калинина Н.П., Шумный В.К. Качество зерна и муки у интрогрессированных линий яровой мягкой пшеницы с генами устойчивости к листовой ржавчине от Triticum timopheevii Zhuk. Сельскохозяйственная биология, 2008, 5: 38-42.
  • Рубец В.С. Биологические особенности тритикале как основа совершенствования селекционного процесса. Докт. дис. М., 2016.
  • Ishikawa G., Yonemaru J., Saito M., Nakamura T. PCR-based landmark unique gene (PLUG) markers effectively assign homoeologous wheat genes to A, B and D genomes. BMC Genomics, 2007, 8(1): 135 ( ) DOI: 10.1186/1471-2164-8-135
  • Ishikawa G., Nakamura T., Ashida T., Saito M., Nasuda S., Endo T.R., Wu J., Matsumoto T. Localization of anchor loci representing five hundred annotated rice genes to wheat chromosomes using PLUG markers. Theor. Appl. Genet., 2009, 118(3): 499-514 ( ) DOI: 10.1007/s00122-008-0916-y
  • Hu L.-J., Liu C., Zeng Z.-X., Li G.-R., Song X.-J., Yang Z.-J. Genomic rearrangement between wheat and Thinopyrum elongatum revealed by mapped functional molecular markers. Genes Genom., 2012, 34(1): 67-75 ( ) DOI: 10.1007/s13258-011-0153-7
  • Salina E.A., Adonina I.G., Badaeva E.D., Kroupin P.Yu., Stasyuk A.I., Leonova I.N., Shishkina A.A., Divashuk M.G., Starikova E.V., Khuat T.M.L., Syukov V.V., Karlov G.I. A Thinopyrum intermedium chromosome in bread wheat cultivars as a source of genes conferring resistance to fungal diseases. Euphytica, 2015, 204: 91-101 ( ) DOI: 10.1007/s10681-014-1344-5
  • Yang X., Wang C., Li X., Chen C., Tian Z., Wang Y., Ji W. Development and molecular cytogenetic identification of a novel wheat-Leymus mollis Lm#7Ns (7D) disomic substitution line with stripe rust resistance. PLoS ONE, 2015, 10(10): e0140227 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0140227
  • Li X.J., Hu X.G., Hu T.Z., Li G., Ru Z.G., Zhang L.L., Lang Y.M. Identification of a novel wheat-Thinopyrum ponticum addition line revealed with cytology, SSR, EST-SSR, EST-STS and PLUG markers. Cereal Res. Commun., 2015, 43(4): 544-553 ( ) DOI: 10.1556/0806.43.2015.021
  • Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemistry Bulletin, 1987, 19: 11-15.
  • Рубец В.С., Пыльнев В.В., Ялтонская М.В., Дивашук М.Г., Коротаева А.А. Проблема вторичной хазмогамии в отдаленной гибридизации пшеницы (Triticum L.). Известия ТСХА, 2012, 6: 62-69.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp