ISSN 0564-3783  



Головна
Контакти
Архів  
Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Дослідження рекомбінації між плечами 1RS від жита Petkus та Insave у складі пшенично-житніх транслокацій 1BL.1RS і 1AL.1RS з використанням запасних білків як генетичних маркерів<

Козуб Н.О., Созінов І.О., Карелов А.В., Бідник Г.Я., Дем'янова Н.О., Созінова О.І., Блюм Я.Б., Созінов О.О.

Оригінальна работа 




Создана популяция рекомбинантно-инбредных линий F6 от скрещивания линий озимой мягкой пшеницы с пшенично-ржаными транслокациями 1BL.1RS (типа Кавказ) и 1АL.1RS (типа Amigo) Б-16 × 7086 AR. С использованием запасных белков, контролируемых локусами Gli-R1, Gli-A1, Gli-B1, как генетических маркеров идентифицированы линии с рекомбинантными 1RS (12 %), и определена частота рекомбинации между плечами 1RS в составе разных транслокаций на уровне 7 %. Показано, что 1RS от Amigo имеет ген, кодирующий секалин ‘a’, который можно идентифицировать на SDS-электрофореграмме под y-субъединицей, кодированной локусом Glu-D1. Cекалин ‘a’ также обнаружен у сорта MV Táltos, у которого идентифицирована транслокация 1BL.1RS с аллелями секалиновых локусов типа Amigo. Показано, что ген, кодирующий секалин ‘a’ от Amigo, и ген Sec-Nx от ржи Воронежская СГИ являются аллельными. Частота рекомбинации между локусом Gli-R1 и Sec-N зависит от природы проанализированного материала и составляет около 10 % (расстояние – 10 сМ) в скрещивании MV Táltos × CWX (линии с разными транслокациями 1BL.1RS). Такое расстояние позволяет предположить, что важные гены устойчивости против возбудителей болезней и вредителей, в частности устойчивости против возбудителя стеблевой ржавчины, находятся на участке между этими локусами. Поэтому секалиновые локусы являются удобными для первичного скрининга материала с рекомбинантными плечами 1RS с новыми комбинациями генов устойчивости про-тив возбудителей болезней и вредителей.

Створено популяцію рекомбінантно-інбредних ліній F6 від схрещення ліній озимої м’якої пшениці з пшенично-житніми транслокаціями 1BL.1RS (типу Кавказ) і 1АL.1RS (типу Amigo) Б-16 × 7086 AR. З використанням запасних білків, контрольованих локусами Gli-R1, Gli-A1, Gli-B1, як генетичних маркерів, ідентифіковано лінії з рекомбінантними 1RS (12 %), та визначено частоту рекомбінації між плечами 1RS у складі різних транслокацій на рівні 7 %. Показано, що 1RS від Amigo має ген, що кодує секалін ‘a’, який можна ідентифікувати на SDS-електрофореграмі під y-субодиницею, кодованою локусом Glu-D1. Cекалін ‘a’ також виявлено у сорту MV Táltos, у якого ідентифіковано транслокацію 1BL.1RS з алелями секалінових локусів типу Amigo. Показано, що ген, що кодує секалін ‘a’ від Amigo, та ген Sec-Nx від жита Воронезьке СГІ є алельними. Частота рекомбінації між локусом Gli-R1 та Sec-N залежить від природи проаналізованого мате-ріалу і становить біля 10 % (відстань – 10 сМ) у схрещенні MV Táltos × CWX (лінії з різними транс-локаціями 1BL.1RS). Така відстань дозволяє припустити, що важливі гени стійкості проти збудників хвороб і шкідників, зокрема стійкості проти збудника стеблової іржі, знаходяться на ділянці між цими локусами. Тому секалінові локуси є зручними для первинного скринінгу матеріалу з рекомбінантними плечами 1RS з новими комбінаціями генів стійкості проти хвороб і шкідників.

Ключові слова: Triticum aestivum L., рекомбинантно-инбредные линии, 1BL.1RS, 1АL.1RS, секалиновые локусы, рекомбинация, гены устойчивости против возбудителя стеблевой ржавчины
Triticum aestivum L., рекомбінантно-інбредні лінії, 1BL.1RS, 1АL.1RS, секалінові локуси, рекомбінація, гени стійкості проти збудника стеблової іржі

Цитологія і генетика 2018, том 52, № 6, C. 61-70

  • Інститут захисту рослин НААН, Україна, 03022, Київ, вул, Васильківська33
  • ДУ «Інститут харчової біотехнології і геноміки НАН України», ул. Осиповского, 2а, Киев, 04123, Украина

E-mail: natalkozub gmail.com, sia1953 ukr.net, tolikkarelov meta.ua, hannabidnyk gmail.com, demianovanana gmail.com, sozinoksana gmail.com, cellbio cellbio.freenet.viaduk.net

Козуб Н.О., Созінов І.О., Карелов А.В., Бідник Г.Я., Дем'янова Н.О., Созінова О.І., Блюм Я.Б., Созінов О.О. Дослідження рекомбінації між плечами 1RS від жита Petkus та Insave у складі пшенично-житніх транслокацій 1BL.1RS і 1AL.1RS з використанням запасних білків як генетичних маркерів<, Цитологія і генетика., 2018, том 52, № 6, C. 61-70.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
N. A. Kozub, I. A. Sozinov, A. V. Karelov, H. Ya. Bidnyk, N. A. Demianova, O. I. Sozinova, Ya. B. Blume, A. A. Sozinov 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, Cytol Genet., 2018, vol. 52, no. 6, pp. 440–447
DOI: 10.3103/S0095452718060063


Посилання

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

2. Rabinovich, S.V., Importance of wheat-rye translocations for breeding modern cultivars of Triticum aestivum L., Euphytica, 1998, vol. 100, nos. 1–3, pp. 323–340.

3. Lerner, S.E., Kolman, M.A., and Rogers, W.J., Quality and endosperm storage protein variation in Argentinian grown bread wheat. I Allelic diversity and discrimination between cultivars, J. Cereal Sci., 2009, vol. 49, no. 3, pp. 337–345. doi 10.1016/j.jcs.2008.04.003

4. Purnhauser, L., Bona, L., and Lang, L., Identification of Sr31 and Sr36 stem rust resistance genes in wheat cultivars registered in Hungary, Cer. Res. Comm., 2011, vol. 39, no. 1, pp. 53–66. doi.org/10.1556/CRC.39.2011.1.6

5. Zhang, L.Y., Liu, D.C., Guo, X.L., Yang, W.L., Sun, J.Z., Wang, D.W., Sourdille, P., and Zhang, A.M., Investigation of genetic diversity and population structure of common wheat cultivars in northern China using DArT markers, BMC Genetics, 2011. doi 10.1186/1471-2156-12-42

6. Kozub, N.A., Sozinov, I.A., Karelov, A.V., Blume, Ya.B., and Sozinov, A.A., Diversity of Ukrainian winter common wheat varieties with respect to storage protein loci and molecular markers for disease resistance genes, Cytol. Genet., 2017, vol. 51, no. 2, pp. 117–129. doi 10.3103/S0095452717020050

7. Sebesta, E.E. and Wood, E.A., ·Porter D.R., Webster J.A., Smith E.L. Registration of Gaucho greenbug-resistant triticale germplasm, Crop Sci., 1994, vol. 34, p. 1428.

8. McIntosh, R.A., Catalogue of Gene Symbols. Gene Catalogue, 2013. https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/ genes/macgene/2013/GeneSymbol.pdf.

9. Pretorius, Z.A., Detection of virulence to wheat stem rust resistance gene Sr31 in Puccinia graminis f. sp. tritici in Uganda, Plant Dis., 2000, vol. 84, no. 2, p. 203. doi.org/10.1094/PDIS.2000.84.2.203B

10. Singh, R.P., Hodson, D.P., Jin, Y., Lagudah, E.S., Ayliffe, M.A., Bhavani, S., Rouse, M.N., Pretorius, Z.A., Szabo, L.J., Huerta-Espino, J., Basnet, B.R., Lan, C., and Hovmoller, M.S., Emergence and spread of new races of wheat stem rust fungus: continued threat to food security and prospects of genetic control, Phytopathology, 2015, vol. 105, no. 7, pp. 872–884. doi 10.1094/PHYTO-01-15-0030-FI

11. Olivera, P.D., Jin, Y., Rouse, M., Badebo, A., Fetch, T., Jr., Singh, R.P., and Yahyaoui, A., Races of Puccinia graminis f. sp. tritici with combined virulence to Sr13 and Sr9e in a field stem rust screening nursery in Ethiopia, Plant Dis., 2012, vol. 96, no. 5, pp. 623–628. doi.org/10.1094/PDIS-09-11-0793

12. Mago, R., Zhang, P., Vautrin, S., Šimková, H., Bansal, U., Luo, M.C., Rouse, M., Karaoglu, H., Periyannan, S., Kolmer, J., Jin, Y., Ayliffe, M.A., Bariana, H., Park, R.F., McIntosh, R., Doležel, J., Bergès, H., Spielmeyer, W., Lagudah, E.S., Ellis, J.G., and Dodds, P.N., The wheat Sr50 gene reveals rich diversity at a cereal disease resistance locus, Nat. Plants, 2015, vol. 1, p. 15186. doi 10.1038/nplants.2015.186

13. Bhattacharya, S., Deadly new wheat disease threatens Europe’s crops, Nature, vol. 542, no. 7640, pp. 145–146. doi 10.1038/nature.2017.21424

14. Zhao, C., Cui, F., Wang, X., Shan, S., Li, X., Bao, Y., and Wang, H., Effects of 1BL/1RS translocation in wheat on agronomic performance and quality characteristics, Field Crops Res., 2012, vol. 127, pp. 79–84. doi 10.1016/j.fcr.2011.11.008

15. Ehdaie, B., Whitkus, R.W., and Waines, J.G., Root biomass, water-use efficiency, and performance of wheat rye translocations of chromosomes 1 and 2 in spring bread wheat ‘Pavon’, Crop Sci., 2003, vol. 43, no. 2, pp. 710–717. doi 10.2135/cropsci2003.0710

16. Kim, W., Johnson, J.W., Baenziger, P.S., Lukaszewski, A.J., and Gaines, C.S., Agronomic effect of wheat–rye translocation carrying rye chromatin (1R) from different sources, Crop Sci., 2004, vol. 44, no. 4, pp. 1254–1258.

17. Howell, T., Hale, I., Jankuloski, L., Bonafede, M., Gilbert, M., and Dubcovsky, J., Mapping a region within the 1RS.1BL translocation in bread wheat affecting grain yield and canopy water status, Theor. Appl. Genet., 2014, vol. 127, no. 12, pp. 2695–2709. doi 10.1007/s00122-014-2408-6

18. Sharma, S., Bhat, P.R., Ehdaie, B., Close, T.J., Lukashewski, A.J., and Waines, J.G., Integrated genetic map and genetic analysis of a region associated with root traits on the short arm of rye chromosome 1 in bread wheat, Theor. Appl. Genet., 2009, vol. 119, no. 5, pp. 783–793. doi 10.1007/S00122-009-1088-0

19. Kumlay, A.M., Baenziger, P.S., Gill, K.S., Shelton, D.R., Graybosch, R.A., Lukaszewski, A.J., and Wesenberg, D.M., Understanding the effect of rye chromatin in bread wheat, Crop Sci., 2003, vol. 43, no. 5, pp. 1643–1651. doi 10.2135/cropsci2003.1643

20. Karki, D., Wyant, IIIW., Berzonsky, W.A., and 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, no. 13, pp. 1936–1944. doi 10.4236/ajps.2014.513207

21. Sozinov, A.A. and Poperelya, F.A., Genetic classification of prolamines and its use for plant breeding, Ann. Technol. Agric., 1980, vol. 29, no. 2, pp. 229–245.

22. Metakovsky, E.V., Gliadin allele identification in common wheat. II Catalogue of gliadin alleles in common wheat, J. Genet. Breed., 1991, vol. 45, no. 4, pp. 325–344.

23. Sobko, T.A. and Poperelya, F.A., The frequency of alleles of gliadin-coding loci in different cultivars of winter common wheat, Visn. Silskogospodar. Nauki, 1986, no. 5, pp. 84–87.

24. Kozub, N.A., Sozinov, I.A., Sobko, T.A., Kolyuchii, V.T., Kuptsov, S.V., and Sozinov, A.A., Variation at storage protein loci in winter common wheat cultivars of the Central Forest-Steppe of Ukraine, Cytol. Genet., 2009, vol. 43, no. 1, pp. 55–62.

25. Shewry, P.R., Bradberry, D., Franklin, J., and White, R.P., The chromosomal locations and linkage relationships of the structural genes for the prolamin storage proteins (secalins) of rye, Theor. Appl. Genet., 1984, vol. 69, no. 1, pp. 63–69. doi 10.1007/BF00262541

26. Lawrence, G.J. and Shepherd, K.W., Chromosomal location of genes controlling seed proteins in species related to wheat, Theor. Appl. Genet., 1981, vol. 59, no. 1, pp. 25–31. doi 10.1007/BF00275771

27. Laemmli, U.K., Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 1970, vol. 227, no. 5259, pp. 680–685.

28. Motsnyi, I.I., Fayt, V.I., and Blagodarova, E.M., Identification and characteristics of the 1R (1B) substitution lines of bread wheat, Cytol. Genet., 2009, vol. 43, no. 3. pp. 169–76. doi 10.3103/S0095452709030050

29. Kozub, N.A., Motsnyi, I.I., Sozinov, I.A., Blume, Ya.B., and Sozinov, A.A., Mapping a new secalin locus on the rye 1RS arm, Cytol. Genet., 2014, vol. 48, no. 4, pp. 203–207. doi 10.3103/s0095452714040021

30. Haldane, J.B.S. and Waddington, C.H., Inbreeding and linkage, Genetics, 1931, vol. 16, pp. 357–374.

31. Netsvetaev, V.P., Obraztsov, I.S., and Sozinov, A.A., Mapping the Hrd G locus in barley chromosome 5, in Molecular Mechanisms of Genetic Processes, Proceedings of the Vth All-Union Symposium, Moscow: Nauka, 1982.

32. Singh, N.K. and Shepherd, K.W., Linkage mapping of the genes controlling endosperm proteins in wheat. I. Genes on the short arm of group I chromosomes, Theor. Appl. Genet., 1998, vol. 75, no. 4, pp. 628–641.

33. Mater, Y., Baenziger, S., Gill, K., Graybosch, R., Whitcher, L., Baker, C., Specht, J., and Dweikat, I., Linkage mapping of powdery mildew and greenbug resistance genes on recombinant 1RS from Amigo and Kavkaz wheat–rye translocations on chromosome 1RS.1AL, Genome, 2004, vol. 47, no. 2, pp. 292–8. doi 10.1139/g03-101

34. Schneider, A. and Molnár-Láng, M., Detection of the 1RS chromosome arm in Martonvásár wheat genotypes containing 1BL·1RS or 1AL·1RS translocations using SSR and STS markers, Acta Agron. Hung., 2009, vol. 57, no. 4, pp. 409–416. doi.org/10.1556/AAgr.57.2009.4.3

35. Singh, N.K., Shepherd, K.W., and McIntosh, R.A., Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and ώ-secalins on the short arm of rye chromosome 1R, Theor. Appl. Genet., 1990, vol. 80, no. 5, pp. 609–616. doi 10.1007/BF00224219

36. Lukashewski, A.J., Manipulation of the 1RS.1BL translocation in wheat by induced homoeologous recombination, Crop Sci., 2000, vol. 40, no. 1, pp. 216–225. doi 10.2135/cropsci2000.401216x

37. Colas, I., Shaw, P., Prieto, P., Wanous, M., Spielmeyer, W., Mago, R., and Moore, G., Effective chromosome pairing requires chromatin remodeling at the onset of meiosis, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2008, vol. 105, no. 16, pp. 6075–6080. doi 10.1073/pnas.0801521105

38. Mago, R., Miah, H., Lawrence, G.J., Wellings, C.R., Spielmeyer, W., Bariana, H.S., McIntosh, R.A., Pryor, A.J., and Ellis, J.G., High-resolution mapping and mutation analysis separate the rust resistance genes Sr31, Lr26 and Yr9 on the short arm of rye chromosome 1, Theor. Appl. Genet., 2005, vol. 112, no. 1, pp. 41–50. doi 10.1007/s00122-005-0098-9

39. Hsam, S.L.K., Mohler, V., Hartl, L., Wenzel, G., and Zeller, F.J., Mapping of powdery mildew and leaf rust resistance genes on the wheat–rye translocated chromosome T1BL.1RS using molecular and biochemical markers, Plant Breed., 2000, vol. 119, no. 1, pp. 87–89. doi.org/10.1046/j.1439-0523.2000.00444.x

40. Mago, R., Spielmeyer, W., Lawrence, J., Lagudah, S., Ellis, G., and Pryor, A., Identification and mapping of molecular markers linked to rust resistance genes located on chromosome 1RS of rye using wheat–rye translocation lines, Theor. Appl. Genet., 2002, vol. 104, no. 17, pp. 1317–1324. doi 10.1007/s00122-002-0879-3

41. Liu, S., Rudd, J.C., Bai, G., Haley, S.D., Ibrahim, A.M.H., Xue, Q., Hays, D.B., Graybosch, R.A., Devkota, R.N., and Amand, P.St., Molecular markers linked to important genes in hard winter wheat, Crop Sci., 2014, vol. 54, pp. 1304–1321. doi 10.2135/cropsci2013.08.0564

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 20.09.21