Картирование QTL у гексаплоидной мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины

Картирование QTL у гексаплоидной мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины

Автор: Шаманин В.П., Шепелев С.С., Пожерукова В.Е., Потоцкая И.В., Кочерина Н.В., Lohwasser U., Brner A., Чесноков Ю.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агробиология зерновых культур

Статья в выпуске: 1 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Картирование локусов количественных признаков (QTL) - современное направление в изучении их генетической изменчивости, одна из задач которого состоит в картировании QTL, определяющих хозяйственно ценные признаки, для их эффективного использования в маркер-вспомогательной селекции (marker-assisted selection, MAS). Мы впервые оценили набор из 114 рекомбинантных инбредных линий картирующей популяции ITMI (International Triticeae Mapping Initiative) яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины России. Картирующая популяция ITMI была создана посредством опыления яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Opata 85 пыльцой синтетического гексаплоида W7984, представляющего собой амфидиплоид, полученный скрещиванием Aegilops tauschii Coss. (образец CIGM86.940, DD) и тетраплоидной пшеницы T. turgidum var. durum сорта Altar 84 (ААВВ). На протяжении всего периода вегетации изучали проявление 42 хозяйственно ценных признаков, характеризующих устойчивость к болезням, засухе, морфологические признаки и компоненты продуктивности растений. В результате были идентифицированы 55 локусов количественных признаков. Достоверность взаимосвязи между выявленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку оценивали на основе порогового значения отношения правдоподобия десятичного логарифма шансов LOD-score (logarithm of odds). У 35 установленных QTL LOD-оценка превышала 3,0. Выявленные и локализованные в 19 группах сцепления QTL изучаемых признаков проявляли себя в условиях южной лесостепной зоны Западно-Сибирской равнины с разной степенью достоверности. Показано, что изученные количественные признаки взаимосвязаны и коррелируют между собой, при этом их проявление может как зависеть от воздействия окружающей среды, так и не зависеть от внешних условий. Для определения характера сопряженности связи между признаками рассчитывали коэффициенты корреляции rxy. Как следует из результатов проведенного корреляционного анализа, проявление изучаемых хозяйственно ценных признаков было взаимосвязано и характеризовалось разной степенью корреляции, что свидетельствует об их комплексной природе. Установлено, что генетическая изменчивость большинства изученных признаков, как правило, контролируется несколькими QTL с широкими эффектом действия, которые коррелируют друг с другом, либо большим числом локусов с малыми эффектами. Выявленные 55 QTL и сцепленные с ними молекулярные маркеры могут представлять интерес для изучения генетического контроля хозяйственно ценных признаков, определяемых идентифицированными QTL, и для осуществления маркер-вспомогательной селекции у мягкой пшеницы.

Еще

Количественные хозяйственно ценные признаки, эколого-генетическое картирование, южная лесостепная зона западно-сибирской равнины России

Короткий адрес: https://sciup.org/142214122

IDR: 142214122   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.50rus

Список литературы Картирование QTL у гексаплоидной мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины

  • Tanksley S.D. Mendelian factors underlying quantitative traits in tomato: comparison across species, generations and environments. Genetics, 1991, 127: 181-187.
  • Kearsey M.J., Farquhar A.G. QTL analysis in plants: where are we now? Heredity, 1998, 80: 137-142 ( ) DOI: 10.1046/j.1365-2540.1998.00500.x
  • Morgante M., Salamini F. From plant genomics to breeding practice. Curr. Opin. Biotech., 2003, 14: 214-219 ( ) DOI: 10.1016/S0958-1669(03)00028-4
  • Tanksley S.D. Mapping polygenes. Annu. Rev. Genet., 1993, 27: 205-233 ( ) DOI: 10.1146/annurev.ge.27.120193.001225
  • Liu B.H. Statistical genomics: linkage, mapping, and QTL analysis. London, NY, Washington, 1998.
  • Collard B.C., Mackill D.J. Marker-assisted selection: an approach for precision plant breeding in the twenty-first century. Phil. Trans. R. Soc. B, 2008, 363: 557-572 ( ) DOI: 10.1098/rstb.2007.2170
  • Хавкин Э.Е. Молекулярные маркеры в растениеводстве. Сельскохозяйственная биология, 1997, 5: 3-21.
  • Потокина Е.К., Чесноков Ю.В. Современные методы геномного анализа в исследованиях генетики количественных признаков у растений. Сельскохозяйственная биология, 2005, 3: 3-18.
  • Чесноков Ю.В. Картирование локусов количественных признаков у растений. СПб, 2009.
  • Чесноков Ю.В. Молекулярно-генетические маркеры и их использование в предселекционных исследованиях. СПб, 2013.
  • Якушев В.П. На пути к точному земледелию. СПб, 2002.
  • Paterson A.H., Damon S., Hewitt J.D., Zamir D., Rabinowitch H.D., Lincoln S.E., Lander E.S., Tanksley S.D. Mendelian factors underlying quantitative traits in tomato: comparison across species, generations and environments. Genetics, 1991, 127(1): 181-187.
  • Stuber C.W., Lincoln S.E., Wolf D.W., Helentjaris T., Lander E.S. Identification of genetic factors contributing to heterosis in a hybrid from two elite maize inbred lines using molecular markers. Genetics, 1992, 132: 823-839.
  • Li Z.K., Yu S.B., Lafitte H.R., Huang N., Courtois B., Hittalmani S., Vijayakumar C.H.M., Liu G.F., Wang G.C., Shashidhar H.E., Zhuang J.Y., Zheng K.L., Singh V.P., Sidhu J.S., Srivantaneeyakul S., Khush G.S. QTL × environment interactions in rice. I. Heading date and plant height. Theor. Appl. Genet., 2003, 108: 141-153 ( ) DOI: 10.1007/s00122-003-1401-2
  • Blanco A., Pasqualone A., Troccoli A., Di Fonzo N., Simeone R. Detection of grain protein content QTLs across environment in tetraploid wheats. Plant Mol. Biol., 2002, 48: 615-623 ( ) DOI: 10.1023/A:1014864230933
  • Пшеничникова Т.А., Ермакова М.Ф., Чистякова А.К., Щукина Л.В., Бёрнер А., Рёдер М. Молекулярное картирование локусов, связанных с показателями качества зерна мягкой пшеницы. Сельскохозяйственная биология, 2006, 5: 41-47.
  • Пшеничникова Т.А., Ермакова М.Ф., Чистякова А.К., Щукина Л.В., Березовская Е.В., Лохвассер У., Рёдер М., Бёрнер А. Картирование локусов количественных признаков (QTL), ассоциированных с показателями качества зерна мягкой пшеницы, выращенной в различных условиях среды. Генетика, 2008, 44: 90-101.
  • Börner A., Schumann E., Fürste A., Cöster H., Leithold B., Röder M., Weber W. Mapping of quantitative trait loci determining agronomic important characters in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet., 2002, 105: 921-936 ( ) DOI: 10.1007/s00122-002-0994-1
  • Баталова Г.А., Русакова И.И, Кочерина Н.В., Ловассер У., Бёрнер А., Чесноков Ю.В. Оценка линий ITMI и картирование QTL у яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях Северо-Востока Российской Федерации. Киров, 2016.
  • Chesnokov Yu.V., Sitnikov M.N., Schumlyanskaya N.V., Kocherina N.V., Goncharova E.A., Kozlenko L.V., Syukov V.V., Kochetkov D.V., Lohwasser U., B_rner A. Catalogue of recombinant inbred lines of mapping population ITMI of soft spring wheat Triticum aestivum L. (ecological and geographical trials and QTL mapping). St. Petersburg-Gatersleben, 2014.
  • Chesnokov Yu.V., Mirskaya G.V., Kanash E.V., Kocherina N.V., Lohwasser U., Börner A. QTL mapping in spring soft wheat (Triticum aestivum L.) in controlled conditions of agroecobiopolygon. Russian Journal of Plant Physiology, 2017, 64(1): 55-68 ( ) DOI: 10.1134/S1021443716060029
  • Shamanin V., Salina E., Wanyera R., Zelenskiy Y., Olivera P., Morgounov A. Genetic diversity of spring wheat from Kazakhstan and Russia for resistance to stem rust Ug99. Euphytica, 2016, 212(2): 287-296 ( ) DOI: 10.1007/s10681-016-1769-0
  • Филатова А.А., Шитова И.П. Широкий унифицированный классификатор СЭВ рода Triticum L. Л.,1989.
  • Lander E.S., Green P., Abrahamson J., Barlow A., Daly M.J., Lincoln S.E., Newburg L. MAPMAKER: an interactive computer package for constructing primary genetic linkage maps of experimental and natural populations. Genomics, 1987, 1: 174-181 ( ) DOI: 10.1016/0888-7543(87)90010-3
  • Haldane J.B.S. The recombination of linkage values and the calculation of distance between the loci of linkage factors. J. Genet., 1919, 8: 299-309.
  • Ganal M.W., Röder M.S. Microsatellite and SNP markers in wheat breeding. In: Genomics-assisted crop improvement/R.K. Varshney, R. Tuberosa (eds.). Springer, Dordrecht, 2007: 1-24 ( ) DOI: 10.1007/978-1-4020-6297-1_1
  • Nelson J.C. QGENE: software for mapping-based genomic analysis and breeding. Mol. Breeding, 1997, 3(3): 239-245 ( ) DOI: 10.1023/A:1009604312050
  • Kosambi D.D. The estimation of map distances from recombination values. Annals of Hunan Genetics, 1944, 12(1): 172-175 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-1809.1943.tb02321.x
  • Morton N.E. Sequential test for the detection of linkage. Am. J. Hum. Genet., 1955, 7: 277-318.
  • Kocherina N.V., Artemyeva A.M., Chesnokov Yu.V. Use of LOD-score technology in mapping quantitative trait loci in plants. Russian Agricultural Sciences, 2011, 37: 201-204 ( ) DOI: 10.3103/S1068367411030098
  • Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. М.,1973.
  • Фишер Р.Э. Статистические методы для исследователей. М., 1958.
  • Жученко А.А., Король А.Б. Рекомбинация в эволюции и селекции. М., 1985.
  • Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Теория и практика. М., 2008.
  • Worland A.J. The influence of flowering time genes on environmental adaptability in European wheats. Euphytica, 1996, 89: 49-57 ( ) DOI: 10.1007/BF00015718
  • Worland A.J., B_rner A., Korzun V., Li W.M., Petrovic S., Sayers E.J. The influence of photoperiod genes on the adaptability of European winter wheats. Euphytica, 1998, 100: 385-394 ( ) DOI: 10.1023/A:1018327700985
  • Iwaki K., Haruna S., Niwa T., Kato K. Adaptation and ecological differentiation in wheat with special reference to geographical variation of growth habit and Vrn genotype. Plant Breeding, 2001, 120: 107-114 ( ) DOI: 10.1046/j.1439-0523.2001.00574.x
  • Жученко А.А. Адаптивный потенциал культурных растений: эколого-генетические основы. Кишинев, 1988.
  • Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев, 1980.
  • Жученко А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Кишинев, 1990.
  • Otto S.P., Jones C.D. Detecting the undetected: estimating the total number of loci underlying a quantitative trait. Genetics, 2000, 156(4): 2093-2107.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp