ISSN 0564-3783  



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


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Зиготическая автополиплоидизация ржи (Secale cereale L.)

Гордей И.С., Люсиков О.М., Гордей И.А.

Оригінальна работа 




В работе представлены результаты зиготической автополиплоидизации закисью азота (N2O) диплоидных сортов и гибридов F1 озимой ржи. Показано, что метод создания зиготических тетраплоидов ржи закисью азота (N2O) является эффективным и позволяет получать до 86,0 % тетраплоидов. В среднем выход тетраплоидов составил 51,0 %. Данным методом создано 9 новых тетраплоидов ржи. Созданные тетраплоиды характеризуются хромосомной сбалансированностью и низким уровнем содержания анеуплоидов (до 9,7 %). Мейоз у зиготических тетраплоидов ржи протекает с достоверно бо̀льшими нарушениями (Р ≤ 0,05), чем у исходных диплоидов. Установлено, что у созданных тетраплоидов происходит элиминация части ядерной ДНК к C6-C7 поколениям. На основе полученного тетраплоида Юбилейная создан новый сорт озимой тетраплоидной ржи Камея 16.

РЕЗЮМЕ. В роботі представлено результати зіготичної автополіплоідізації закисом азоту (N2O) диплоїдних сортів і гібридів F1 озимого жита. Показано, що метод створення зіготичних тетраплоїдів жита закисом азоту (N2O) є ефективним і дозволяє отримувати до 86,0 % тетраплоїдів. В середньому вихід тетраплоїдів склав 51,0 %. За цим методом створено 9 нових тетраплоїдів жита. Створені тетраплоїди характеризуються хромосомної збалансованістю і низьким рівнем вмісту анеуплоїдів (до 9,7 %). Мейоз у зіготичних тетраплоїдів жита протікає з достовірно великими порушеннями (Р ≤ 0,05), ніж у вихідних диплоїдів. Встановлено, що у створених тетраплоїдів відбувається елімінація частини ядерної ДНК до C6-C7 поколінь. На основі отриманого тетраплоїда Ювілейна створено новий сорт озимого тетраплоїдного жита Камея 16.

Ключові слова: озимая рожь, закись азота, диплоиды, зиготические тетраплоиды, мейоз, элиминация ДНК
озиме жито, закис азоту, диплоїди, зіготичні тетраплоїди, мейоз, елімінація ДНК

Цитологія і генетика 2019, том 53, № 5, C. 13-19

  • Институт генетики и цитологии НАН Беларуси

E-mail: I_Gordej777 mail.ru

Гордей И.С., Люсиков О.М., Гордей И.А. Зиготическая автополиплоидизация ржи (Secale cereale L.), Цитологія і генетика., 2019, том 53, № 5, C. 13-19.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
I. S. Gordej, O. M. Lyusikov, I. A. Gordej Zygotic Autopolyploidization of Rye (Secale cereale L.), Cytol Genet., 2019, vol. 53, no. 5, pp. 357–362
DOI: 10.3103/S0095452719050086


Посилання

1. Schlegel, R., Hybrid breeding boosted molecular genetics in rye, Vavilov J. Genet. Breed., 2015, vol. 19, no. 5, pp. 589–603. https://doi.org/10.18699/VJ15.076

2. Privalov, F.I. and Urban, E.P., Achievements and problems of high yield crops breeding in the republic of Belarus, Proc. Natl. Acad. Sci. Belarus, Ser. Agr. Sci., 2016, no. 3, pp. 41–49.

3. Pfahler, P.L., Barnett, R.D., and Luke, H.H., Diploid-tetraploid comparisons in rye. IV. Grain production, Crop Sci., 1987, vol. 27, no. 3, pp. 431–435. https://doi.org/10.2135/cropsci1987.0011183X002700030001x

4. Gordej, I.S., Structural changes of rye genome after zygotic duplication, Mol. Appl. Genet., 2016, vol. 21, pp. 37–45.

5. Lundqvist, A., Heterosis and inbreeding depression in autotetraploid rye, Heredity, 1966, vol. 56, nos. 2/3, pp. 317–366. https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1966.tb02084.x

6. Dorsey, E., Induced polyploidy in wheat and rye: chromosome doubling in Triticum, Secale and Triticum–Secale hybrids produced by temperature changes, J. Hered., 1936, vol. 27, no. 4, pp. 155–160. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a104195

7. Marasek-Ciolakowska, A., Nishikawa, T., Shea, D., and Okazaki, K., Breeding of lilies and tulips, Interspecific hybridization and genetic background, Breed Sci., 2018, vol. 68, no. 1, pp. 35–52. https://doi.org/10.1270/jsbbs.17097

8. Berdahl, J. and Barker, R., Characterization of autotetraploid Russian wild rye produced with nitrous oxide, Crop Sci., 1991, vol. 31, no. 5, pp. 1153–1155. https://doi.org/10.2135/cropsci1991.0011183X003100050014x

9. Chen, Z. and Ni, Z., Mechanisms of genomic rearrangements and gene expression changes in plant polyploids, BioEssays, 2006, vol. 28, no. 3, pp. 204–252. https://doi.org/10.1002/bies.20374

10. Liu, B., Xu, C., Zhao, N., Qi, B., Kimatu, J., Pang, J., and Han, F., Rapid genomic changes in polyploid wheat and related species: implications for genome evolution and genetic improvement, J. Genet. Genomics, 2009, vol. 36, no. 9, pp. 519–528. https://doi.org/10.1016/S1673-8527(08)60143-5

11. Lavergne, S., Muenke, N., and Molofsky, J., Genome size reduction can trigger rapid phenotypic evolution in invasive plants, Ann. Bot., 2010, vol. 105, pp. 109–116. https://doi.org/10.1093/aob/mcp271

12. Adams, K., Polyploidy and genome evolution in plants, Curr. Opin. Plant Biol., 2005, vol. 8, no. 2, pp. 135–141. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2005.01.001

13. Belko, N.B., Gordej, I.A., Shchetko, I.S., and Gordej, I.S., Creating tetraploid forms of winter rye using nitrous oxide and the genetic effects of genome duplication, Fact. Exp. Evol. Organisms, 2011, vol. 10, pp. 14–19.

14. Gaaliche, B., Majdoub, A., Trad, M., and Mars, M., Assessment of pollen viability, germination, and tube growth in eight Tunisian caprifig (Ficus carica L.) cultivars, Int. Schol. Res. Not., ISRN Agronomy, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/207434

15. Jellen, E., C-banding of plant chromosomes, Methods Mol. Biol., 2016, vol. 1429, pp. 1–5. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3622-9_1

16. Pichugin, Yu.G., Semyanov, K.A., Chernyshev, A.V., Palchikova, I.G., Omelyanchuk, L.V., and Maltsev, V.P., Nucleus DNA content measurement methods features, Cytology, 2012, vol. 54, no. 2, pp. 185–190.

17. Bai, C., Alverson, W., Follansbee, A., and Waller, D., New reports of nuclear DNA content for 407 vascular plant taxa from the United States, Ann. Bot., 2012, vol. 110, no. 8, pp. 1623–1629. https://doi.org/10.1093/aob/mcs222

18. McCleery, R., Watt, T., and Hart, T., Introduction to Statistics for Biology, Chapman and Hall/CRC, 2007, 3rd ed. https://doi.org/10.1093/aob/mcp223

19. Kitamura, S., Mechanism of action of nitrous oxide gas applied as a polyploidizing agent during meiosis in lilies, Sex. Plant Reprod., 2009, vol. 22, no. 1, pp. 9–14. https://doi.org/10.1007/s00497-008-0084-x

20. Leitch, I. and Bennet, M., Genome downsizing in polyploidy plants, Biol. J. Linn. Soc., 2004, vol. 82, no. 4, pp. 651–663. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2004

21. Bennett, M., Bhandol, P., and Leitch, I., Nuclear DNA amounts in angiosperms and their modern uses—807 new estimates, Ann. Bot., 2000, vol. 86, no. 4, pp. 859–909. https://doi.org/10.1006/anbo.2000.1253

22. Raina, S., Parida, A., Koul, K., Salimath, S., Bisht, M., Raja, V., and Khoshoo, T., Associated chromosomal DNA changes in polyploids, Genome, 1994, vol. 37, no. 4, pp. 560–564.

23. Martelotto, L., Ortiz, J., Juliana, S., and Francisco, E., Genome rearrangements derived from autopolyploidization in Paspalum sp., Plant Sci., 2007, vol. 172, no. 5, pp. 970–977. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2007.02.001

24. Ozkan, H., Levy, M., and Feldman, A., Allopolyploidy-induced rapid genome evolution in the wheat (Aegilops–Triticum), Plant Cell, 2001, vol. 13, no. 8, pp. 1735–1747.

25. Gustafson, J. and Bennett, M., The effect of telomeric heterochromatin from Secale cereale on Triticale (Triticosecale). I. The influence of the loss of several blocks of telomeric heterochromatin on early endosperm development and kernel characteristics at maturity, Genome, 2011, vol. 24, no. 1, pp. 83–92. https://doi.org/10.1139/g82-008

26. Devos, K., Brown, J., and Bennetzen, J., Genome size reduction through illegitimate recombination counteracts genome expansion in Arabidopsis, Genome Res., vol. 12, no. 7, pp. 1075–1079. https://doi.org/10.1101/gr.132102

27. Kravets, E.A., Sidorchuk, Yu.V., Horyunova, I.I., Plohovskaya, S.H., Mursalimov, S.R., Deineko, E.V., Yemets, A.I., and Blume, Ya.B., Intra- and intertissular cytomictic interactions in the microsporogenesis of mono- and dicotyledonous plants, Cytol. Genet., 2016, vol. 50, no. 5, pp. 3–16.

28. Butrille, D. and Boiteux, L., Selection-mutation balance in polysomic tetraploids: Impact of double reduction and gametophytic selection on the frequency and subchromosomal localization of deleterious mutation, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2000, vol. 97, no. 12, pp. 6608–66013. https://doi.org/10.1073/pnas.100101097

29. Kunakh, V.A., Ontogenetic plasticity of the genome as the basis for plant adaptability, in Zhebrakov’s Readings III Transformation of Genomes, Minsk: Pravo i economica, 2011.

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 24.09.21