Генетика, 2020, T. 56, № 7, стр. 805-818

Влияние различных доминантных аллелей локусов VRN и их комбинаций на продолжительность фаз развития и продуктивность у линий мягкой пшеницы

Е. В. Чуманова 1*, Т. Т. Ефремова 1, Ю. В. Кручинина 1

1 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
630090 Новосибирск, Россия

* E-mail: chumanova@bionet.nsc.ru

Поступила в редакцию 16.07.2019
После доработки 26.08.2019
Принята к публикации 03.10.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

С использованием аллель-специфичных праймеров и гибридологического анализа проведено определение аллелей локусов VRN и PPD у линий мягкой пшеницы сорта Безостая 1 (Без1). Проведено изучение продолжительности отдельных фаз развития у линий сорта Без1, несущих различные доминантные аллели генов VRN и их комбинации. Установлено, что у линий с комбинацией двух доминантных аллелей локуса VRN-1: Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c выявлено достоверное уменьшение продолжительности периодов “кущение–первый узел” и “всходы–колошение” по сравнению с исходными изогенными линиями: i:Без1Vrn-A1a, i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c. Кроме того, присутствие двух доминантных аллелей приводит к сокращению времени прохождения этапов органогенеза, что показано при изучения динамики размера и морфологии конуса нарастания у линий сорта Без1. Изучение продуктивности линий сорта Без1 показало, что наиболее продуктивной среди изогенных линий оказалась линия i:Без1Vrn-B1c, а линия Без1Vrn-A1a Vrn-B1c была более продуктивной по сравнению с линией Без1Vrn-A1a Vrn-B1a.

Ключевые слова: линии мягкой пшеницы, продолжительность фаз развития, аллели локусов VRN-A1, VRN-B1 и PPD-D1, ПЦР-анализ, количественные признаки.

Мягкая пшеница (T. aestivum L.) является одной из основных зерновых культур мира. Она адаптирована к широкому диапазону природно-климатических условий и поэтому выращивается в различных агроэкологических зонах. Возделываемые сорта пшеницы помимо высокой урожайности и устойчивости к воздействию неблагоприятных условий среды должны соответствовать природно-климатической зоне по длительности вегетационного периода и отдельных его фаз. Изучение генов, контролирующих продолжительность вегетационного периода мягкой пшеницы, в частности время колошения и цветения, имеет большое практическое значение, поскольку аллельное разнообразие этих генов во многом определяет широкую адаптацию пшеницы к условиям внешней среды.

У пшеницы существует несколько генетических систем, определяющих переход растений от вегетативной стадии развития к генеративной, основными из которых являются гены реакции на яровизацию (VRN) и чувствительности к фотопериоду (PPD) [1, 2].

Яровизация представляет собой механизм длительного воздействия низкими положительными температурами, необходимый для перехода озимых растений от вегетативной стадии развития к генеративной. Потребность в яровизации озимых растений является важным адаптивным механизмом, позволяющим им перезимовывать в районах с низкими зимними температурами, предотвращая повреждение чувствительной к низким температурам апикальной меристемы [3, 4]. Генетическое разнообразие пшеницы по времени колошения и цветения определяется четырьмя основными генами VRN: VRN-1, VRN-2, VRN-3 и VRN-4. Локус VRN-1, кодирующий MADS-box транскрипционный фактор, обусловливающий переход клеток апикальной меристемы к генеративному развитию, представлен тремя гомеологичными генами: VRN-A1, VRN-B1 и VRN-D1, локализованными в длинных плечах 5А, 5В и 5D хромосом соответственно [1, 3]. Локус VRN-3 – ортолог гена FT арабидопсиса, картирован в коротком плече хромосомы 7B [5]. Ген VRN-4 (ранее известный как VRN-D4, VRN-D5) представляет собой дупликацию участка длинного плеча хромосомы 5A с геном VRN-A1 в коротком плече хромосомы 5D [6]. Яровой тип развития пшеницы определяется присутствием хотя бы одного доминантного гена VRN-1, VRN-3 или VRN-4, озимый тип – соответственно рецессивными аллелями в этих локусах.

Установлено неодинаковое влияние гомеологичных генов локуса VRN-1 на чувствительность к яровизации. Наименьшая чувствительность растений к яровизации определяется геном VRN-A1, а генотипы с доминантными генами VRN-B1 и VRN-D1 более чувствительны к яровизации [7], что коррелирует с относительным уровнем экспрессии этих генов [8].

К настоящему времени описано существование серии доминантных аллелей для локусов VRN-A1, VRN-B1, VRN-D1, определяющих отсутствие потребности в яровизации, в отличие от рецессивных аллелей. Установлено, что аллельное разнообразие в локусе VRN-1 обусловлено инсерциями и/или делециями в двух регуляторных районах: промоторе и первом интроне [9]. Так, большинство описанных к настоящему времени доминантных аллелей VRN-A1, в том числе Vrn-A1a и Vrn-A1b, характерных для сортов мягкой пшеницы, ассоциированы с мутациями в промоторном районе [1013]. В то время как доминантные аллели локусов VRN-B1 и VRN-D1, напротив, в основном связаны со структурными изменениями в первом интроне [1419].

На основе изучения структурных особенностей разработаны аллель-специфичные праймеры [10, 14, 16, 17]. Их использование позволяет проводить быструю идентификацию аллельного состава у сортов и линий мягкой пшеницы. Также они сыграли важную роль в изучении закономерностей географического распространения различных аллелей локуса VRN-1.

Так, известно, что аллель Vrn-A1а получил широкое распространение среди яровых сортов Северной и Восточной Европы, большей части России и Западной Сибири [2025], Канады [26], США, Аргентины и Китая [10, 15, 27].

Доминантный аллель Vrn-B1a характерен для сортов Аргентины, Калифорнии [14], Пакистана [28], Канады [26], США [15], стран Европы [20, 22]. Аллель Vrn-B1c менее распространен по сравнению с Vrn-B1a. Помимо российских сортов [21, 23, 24, 29] он был обнаружен в основном среди сортов Восточной, Центральной Европы и Украины [16, 22, 30].

Фотопериод также является одним из путей регуляции продолжительности вегетационного периода, который контролирует время наступления колошения и цветения в зависимости от реакции растений на длину светового дня. Чувствительность к длине дня (фотопериоду) является приспособлением, благодаря которому растения произрастают в регионах с различной длиной дня. Чувствительность к фотопериоду контролируется генами PPD. Основные гены чувствительности к фотопериоду (PPD-1): PPD-D1, PPD-B1 и PPD-A1 (ранее PPD1, PPD2 и PPD3) у пшеницы были локализованы в коротких плечах хромосом второй гомеологической группы: 2D, 2B и 2А соответственно [1, 31, 32]. Кроме того, еще один ген PPDPPD-B2 картирован в коротком плече хромосомы 7B [33].

У большинства известных доминантных аллелей локуса PPD-1 пшеницы, в отличие от рецессивных, выявлены делеции или инсерции в промоторной области гена [34, 35]. Нечувствительность к фотопериоду контролируется доминантными аллелями генов PPD и обусловливает сокращение вегетационного периода в условиях как короткого, так и длинного дня, в то время как чувствительные к фотопериоду сорта не переходят к генеративному развитию пока длина дня не достигнет определенного значения [36].

Доминантные гены PPD различаются по экспрессивности. Наибольшую нечувствительность к фотопериоду обеспечивает доминантный ген PPD-D1, затем располагаются гены PPD-B1 и PPD-A1 [36]. В регионах с жарким и засушливым климатом наиболее выгодно возделывать нечувствительные к фотопериоду сорта пшеницы, что позволяет растениям созревать до наступления высоких летних температур, обеспечивая получение высокой урожайности. В свою очередь, чувствительные к фотопериоду сорта наиболее адаптированы для возделывания в регионах с более прохладным и влажным климатом [32, 37].

Важным вопросом является изучение влияния разных аллелей, ассоциированных со структурными изменениями в регуляторных областях генов VRN-1, на сроки наступления колошения и цветения мягкой пшеницы. Установлено, что наиболее скороспелыми являются генотипы, несущие нечувствительный к яровизации доминантный аллель Vrn-A1a. У носителей аллеля Vrn-A1b колошение наступает позже, по сравнению с носителями аллеля Vrn-A1a [38]. С использованием серии почти изогенных линий озимого сорта Безостая 1 (Без1), полученных в ИЦиГ СО РАН [39], было показано, что аллель Vrn-A1a определяет более раннее колошение, чем аллели Vrn-B1a и Vrn-B1c, а аллель Vrn-B1c, в свою очередь, уменьшает продолжительность периода “всходы–колошение”, по сравнению с аллелем Vrn-B1a [40], что согласуется с данными об изучении транскрипции этих доминантных аллелей в работе [41].

Помимо влияния отдельных генов VRN и PPD на продолжительность вегетационного периода важным является изучение влияния комбинации разных аллелей VRN и PPD. В ряде работ изучены различия во времени колошения у яровых сортов, несущих различные комбинации генов VRN и PPD [2225, 29]. Однако важным является получение и изучение генотипов, несущих комбинации разных аллелей VRN и PPD в одной генотипической среде, для более глубокого исследования генетических эффектов локусов VRN и PPD.

Установлено, что различные гены VRN и их комбинации, влияющие на продолжительность вегетационного периода и время колошения, также могут оказывать влияние и на продуктивность мягкой пшеницы. Сорта с двумя доминантными генами VRN-A1 и VRN-B1 являются более скороспелыми и продуктивными, чем сорта с одним геном VRN [7, 42].

Поскольку известно, что тип развития большинства современных сортов России и Западной Сибири определяется двумя доминантными аллелями: Vrn-A1a и Vrn-B1a или Vrn-B1c [21, 2325], нами были созданы две линии, несущие Vrn-A1a в сочетании с Vrn-B1a и Vrn-B1c на генетическом фоне озимого сорта Без1 [43].

В данной работе представлены результаты по влиянию разных доминантных аллелей локусов VRN-1 и их комбинаций у линий по озимому сорту Без1 на продолжительность отдельных фаз развития, динамику формирования конуса нарастания и продуктивность в условиях лесостепной зоны Новосибирской области.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материал исследования

Материалом для исследования послужили линии озимого сорта Без1 с комбинацией двух аллелей локусов VRN-1: Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c. Данные линии были получены от скрещивания двух почти изогенных линий (i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c) с изогенной линией i:Без1Vrn-A1a. В поколении F2 с использованием известных аллель-специфичных праймеров для генов VRN-A1 и VRN-B1 были выделены гомозиготные растения с двумя доминантными аллелями генов VRN [43].

Кроме того, в работе использовались изогенные линии мягкой пшеницы Без1 с доминантными аллелями генов VRN: i:Без1Vrn-A1a (донор доминантного аллеля Vrn-A1а изогенная линия Triple Dirk D), i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c (доминантные аллели от сортов Диамант II и Саратовская 29 соответственно) и i:Без1VRN-D4 (донор – образец к-5498 T. sphaerococcum Persiv. из коллекции ВИР) (табл. 1). Схемы создания изогенных линий с аллелями Vrn-B1a и Vrn-B1c были описаны ранее [39]. Изогенные линии с генами Vrn-A1а и VRN-D4 получены по аналогичной методике.

Таблица 1.  

Линии по сорту Без1 с разными аллелями генов VRN, использованные в данной работе

Линия Гаплоидный генотип по генам VRN Донор доминантного гена VRN Литературный
источник
i:Без1Vrn-A1а Vrn-A1а vrn-B1 vrn-D1 Triple Dirk D Ефремова (неопубл.)
i:Без1Vrn-B1a vrn-A1 Vrn-B1a vrn-D1 Диамант II [39]
i:Без1Vrn-B1c vrn-A1 Vrn-B1c vrn-D1 Саратовская 29 [39]
i:Без1VRN-D4 vrn-A1 vrn-B1 vrn-D1 VRN-D4 T. sphaerococcum Persiv. к-5498 Ефремова (неопубл.)
Без1Vrn-A1a Vrn-B1a Vrn-A1a Vrn-B1a vrn-D1 i:Без1Vrn-A1а
i:Без1Vrn-B1a
[43]
Без1Vrn-A1a Vrn-B1с Vrn-A1a Vrn-B1с vrn-D1 i:Без1Vrn-A1а
i:Без1Vrn-B1c
[43]

Для определения генотипа двух линий с комбинацией аллелей локусов VRN были использованы изогенные линии A.T. Pugsley по сорту Triple Dirk: TD D с доминантным геном VRN-A1, TD B c VRN-B1, TD E c VRN-D1 и TD F c VRN-D4 и изогенные линии по сорту Без1 с доминантными аллелями Vrn-A1а, Vrn-B1а, Vrn-B1с и VRN-D4. В качестве рецессивной формы был использован озимый сорт Филатовка.

Выделение ДНК и проведение ПЦР

ДНК выделяли из листьев взрослых растений согласно методике [44]. ПЦР проводили в реакционной смеси объемом 25 мкл, содержащей 50–100 нг ДНК матрицы, 1× реакционный буфер (67 мM Трис HCl (pH 8.8), 1.5 мM MgCl2, 18 мM (NH4)2SO4, 0.01% Tween 20), 200 мкM dNTPs, по 0.25 мкM прямого и обратного праймеров, 1 ед. Taq-ДНК-полимеразы (Медиген, Россия), H2O – до конечного объема 25 мкл.

Структура использованных праймеров и условия ПЦР соответствовали опубликованным (табл. 2). Реакцию проводили на амплификаторе Bio Rad T100 Thermal Cycler (США). Продукты амплификации разделяли с помощью электрофореза в 1.5%-ном агарозном геле в 1× ТАЕ буфере с добавлением бромистого этидия. После электрофореза гель фотографировали в ультрафиолетовом свете при помощи системы для документации гелей Doc-Print II (Vilber Lourmat, Франция).

Таблица 2.  

Праймеры, использованные для идентификации аллелей локусов VRN-A1, VRN-B1 и PPD-D1 у линий мягкой пшеницы

Локус Аллель Праймеры Последовательность праймера (5' → 3') Длина фрагмента, пн Литературный источник
VRN-A1 Vrn-A1a
Vrn-A1b
vrn-A1
VRN1AF
VRN1R
GAAAGGAAAAATTCTGCTCG
TGCACCTTCCC(C/G)CGCCCCAT
650 + 750
~480
~500
[10]
VRN-B1 Vrn-B1a
Vrn-B1b
Vrn-B1c
vrn-B1
Ex1/B/F3
Intr1/B/F
Intr1/B/R3
Intr1/B/R4
GAAGCGGATCGAGAACAAGA
CAAGTGGAACGGTTAGGACA
CTCATGCCAAAAATTGAAGATGA
CAAATGAAAAGGAATGAGAGCA
709 + 1235
673 + 1199
849
1149
[16]
PPD-D1 Ppd-D1a
Ppd-D1b
Ppd1_F
Ppd1_R1
Ppd1_R2
ACGCCTCCCACTACACTG
GTTGGTTCAAACAGAGAGC
CACTGGTGGTAGCTGAGATT
288
414
[34]

Изучение продолжительности фаз развития

Изучение продолжительности отдельных фаз развития у линий мягкой пшеницы с доминантными аллелями локусов VRN-1 проводилось при весеннем посеве 2017 и 2018 гг. на экспериментальном поле ИЦиГ СО РАН при естественном длинном дне (55°2 N, 82°56 E, длина дня за период май–август 17 ч) и в теплице ЦКП “ЛИВР” ИЦиГ СО РАН в 2019 г. в весеннюю вегетацию.

Изучалась продолжительность следующих фаз развития: “всходы–кущение”, “кущение–первый узел” (или “всходы–первый узел”), “первый узел–колошение” и “всходы–колошение”. Кущение отмечалось в день, когда от главного побега начинал отходить второй побег. Фаза “первый узел” отмечалась, когда первый узел появлялся на главном побеге на высоте 1 см над поверхностью почвы. Выход в трубку отмечался в день, когда первый узел поднимался на высоту около 4 см и на поверхности почвы начинал формироваться второй узел. Колошение отмечалось, когда колос полностью выходил из флагового листа [45]. Даты наступления фаз развития отмечались у каждого растения индивидуально и высчитывалось среднее значение. Было изучено по 25–35 растений каждой линии.

При изучении расщепления гибридов F2, полученных от скрещивания линий Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c с тестерными изогенными линиями по сорту Triple Dirk и изогенными линиями по сорту Без1, определяли число яровых и озимых растений. К озимым относили растения, которые не выколосились или не вышли в трубку после 100 дней от всходов.

Изучение динамики развития конуса нарастания

Конус нарастания растений исследовали под стереомикроскопом Альтами ПСО745 и фотографировали камерой Альтами FireWire 1340R7 1/2CCD (Россия). Для анализа конус нарастания освобождали от покрывающих его листьев при помощи препаровальной иглы, предварительно срезав верхнюю часть стебля примерно на 1–2 см выше узла и рассматривали под микроскопом при увеличении 10×. Наблюдения за динамикой развития конуса нарастания проводились с 9 по 26 июня 2017 г. с интервалом в 3–4 дня, начиная с фазы “кущение” и заканчивая появлением фазы “выход в трубку”.

Изучение признаков продуктивности

Продуктивность растений изучена в 2018 г. при выращивании на экспериментальном поле ИЦиГ СО РАН. Для проведения структурного анализа отбирали по 25 лучших растений из каждой линии. Проводили изучение элементов продуктивности главного колоса (длина колоса, число колосков, число и масса зерен) и растения (число колосьев, число и масса зерен).

Статистическая обработка результатов

Статистическая обработка полученных данных проведена с помощью Microsoft Excel 2013. Для оценки статистической значимости различий между средними значениями использовался критерий Стьюдента (t-критерий).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Определение аллелей локусов VRN-A1, VRN-B1 и PPD-D1 у линий по сорту Без1 с использованием ПЦР-анализа

Определение генотипа линий сорта Без1 проводили с помощью ПЦР-анализа с аллель-специфичными праймерами, представленными в табл. 2. С использованием аллель-специфичных праймеров VRN1AF и VRN1R у изученных линий амплифицировались два фрагмента размером 650 и 750 пн, характерных для доминантного аллеля Vrn-A1а (рис. 1,а). С использованием мультиплексной ПЦР с четырьмя праймерами Ex1/B/F3, Intr1/B/F, Intr1/B/R3 и Intr1/B/R4 у одной линии ПЦР-продукт был представлен двумя фрагментами размером 709 и 1235 пн, характерными для доминантного аллеля Vrn-B1a. У другой линии амплифицировался фрагмент размером 849 пн, что указывает на присутствие доминантного аллеля Vrn-B1с (рис. 1,б). Таким образом, генотип линии 1 (Л1) – Vrn-A1а Vrn-B1a, а линии 2 (Л2) – Vrn-A1а Vrn-B1с.

Рис. 1.

Идентификация аллелей локусов VRN-1 у линий по сорту Без1 с использованием аллель-специфичных праймеров: аVRN-A1, б – VRN-B1. М 100 bp Ladder. 1 – Без1Vrn-A1a Vrn-B1a; 2 Без1Vrn-A1a Vrn-B1c.

Известно, что на продолжительность фаз развития у мягкой пшеницы помимо генов VRN существенное влияние также оказывают и гены PPD, контролирующие чувствительность к фотопериоду. Поэтому нашей задачей было идентифицировать аллели генов PPD у изогенных линий и линий с комбинацией аллелей локусов VRN по сорту Без1.

С использованием мультиплексной ПЦР с тремя праймерами Ppd-D1_F, Ppd-D1_R1 и Ppd-D1_R2 у сорта Без1 и созданных на его основе линий с различными доминантными аллелями VRN амплифицировался фрагмент размером 288 пн, что указывает на присутствие нечувствительного к длине дня аллеля Ppd-D1a (рис. 2).

Рис. 2.

Идентификация аллелей локуса PPD-D1 у линий по сорту Без1 с использованием праймеров Ppd-D1_F, Ppd-D1_R1 и Ppd-D1_R2. М 100 bp Ladder. 1 – сорт Без1; 2 i:Без1Vrn-A1a; 3 – i:Без1Vrn-B1a; 4 – i:Без1Vrn-B1c; 5 i:Без1VRN-D4; 6 – Без1Vrn-A1a Vrn-B1a; 7 – Без1Vrn-A1a Vrn-B1c.

Определение генотипа по генам VRN у яровых линий сорта Без1 на основе генетического расщепления гибридов F2 с тестерными изогенными линиями

Для подтверждения результатов молекулярного анализа дополнительно был проведен гибридологический анализ с тестерными линиями A.T. Pugsley, изогенными линиями по сорту Без1 (i:Без1Vrn-A1a, i:Без1Vrn-B1a, i:Без1Vrn-B1c и i:Без1VRN-D4) и озимым сортом Филатовка. У гибридов F2, полученных от скрещивания линий Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c с тестерными линиями TD D (VRN-A1) и TD B (VRN-B1) и изогенными линиями i:Без1Vrn-A1a, i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c, расщепление отсутствовало и все растения были яровыми. При скрещивании этих линий с тестерами TD E (VRN-D1) и TD F (VRN-D4) и изогенной линией i:Без1VRN-D4 наблюдалось расщепление на яровые: озимые, близкое к 63 : 1. При скрещивании с озимым сортом Филатовка, который несет все рецессивные гены vrn, расщепление соответствовало дигенному – 15 : 1 (табл. 3).

Таблица 3.  

Определение генотипа по генам VRN у яровых линий сорта Без1 на основе генетического расщепления гибридов F2 с тестерными изогенными линиями

Комбинация F2 Число растений Расщепление χ2 Р
всего озимых яровых
Л1 × TD D (Vrn-A1a) 156 0 156      
Л1 × TD B (VRN-B1) 161 0 161      
Л1 × TD E (VRN-D1) 250 1 249 63 : 1 2.19 0.25–0.10
Л1 × TD F (VRN-D4) 202 5 197 63 : 1 1.09 0.50–0.25
Л1 × i:Без1Vrn-A1a 167 0 167      
Л1 × i:Без1Vrn-B1a 179 0 179      
Л1 × i:Без1Vrn-B1c 140 0 140      
Л1 × i:Без1VRN-D4 186 5 181 63 : 1 1.53 0.25–0.10
Л2 × TD D (VRN-A1) 159 0 159      
Л2 × TD B (VRN-B1) 150 0 150      
Л2 × TD E (VRN-D1) 195 3 192 63 : 1 0.00 0.90
Л2 × TD F (VRN-D4) 220 1 219 63 : 1 1.76 0.25–0.10
Л2 × i:Без1Vrn-A1a 182 0 182      
Л2 × i:Без1Vrn-B1a 159 0 159      
Л2 × i:Без1Vrn-B1c 129 0 129      
Л2 × i:Без1VRN-D4 196 2 194 63 : 1 0.37 0.75–0.50
Л1 × Филатовка 204 11 193 15 : 1 0.26 0.75–0.50
Л2 × Филатовка 197 19 184 15 : 1 0.04 0.90–0.75

Примечание. Л1 – линия Без1Vrn-A1a Vrn-B1a, Л2 – линия Без1Vrn-A1a Vrn-B1c.

Таким образом, полученные результаты показали присутствие двух доминантных генов VRN-A1 и VRN-B1 и рецессивных генов vrn-D1 и vrn-D4 в генотипе изученных линий. Тем самым установлено соответствие результатов молекулярного и генетического анализа.

Определение влияния различных доминантных аллелей локусов VRN-1 и их комбинаций на продолжительность отдельных фаз развития в условиях лесостепной зоны Новосибирской области

Изучена продолжительность отдельных фаз развития у линий мягкой пшеницы сорта Без1 с двумя доминантными аллелями локусов VRN-1: Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c. В качестве контролей использовали изогенные линии сорта Без1 с доминантными аллелями Vrn-A1a, Vrn-B1a, Vrn-B1c и VRN-D4. Результаты представлены в табл. 4. В условиях естественного длинного дня действие генов PPD проявляется слабо, что позволяет более четко определить эффекты генов VRN.

Таблица 4.

Продолжительность фаз развития у линий мягкой пшеницы по сорту Без1 с доминантными аллелями локусов VRN (поле, 2017 и 2018 гг.)

Линия Год Всходы–кущение Кущение–первый узел Всходы–первый узел Первый узел–колошение Всходы–колошение
i:Без1Vrn-A1a 2017 11.82 ± 0.23 12.85 ± 0.41 24.68 ± 0.44 17.12 ± 0.32 41.80 ± 0.40
2018     22.15 ± 0.15 20.90 ± 0.35 43.05 ± 0.36
i:Без1Vrn-B1a 2017 11.82 ± 0.56 20.32 ± 0.32***1 32.20 ± 0.24***1 16.36 ± 0.43 48.60 ± 0.56***1
2018     31.26 ± 0.39***1 20.52 ± 0.33 51.78 ± 0.55***1
i:Без1Vrn-B1c 2017 10.97 ± 0.25*1 *2 17.80 ± 0.37***1 ***2 28.77 ± 0.37***1 ***2 16.07 ± 0.31*1 44.80 ± 0.36***1 ***2
2018     28.81 ± 0.42***1 ***2 22.40 ± 0.53*1 **2 51.26 ± 0.50***1
i:Без1VRN-D4 2017 12.15 ± 0.28**3 15.85 ± 0.36***1 ***2 ***3 28.00 ± 0.30***1 ***2 17.00 ± 0.37 45.00 ± 0.25***1 ***2
2018     29.21 ± 0.42***1 21.04 ± 0.53 50.25 ± 0.74***1
Без1Vrn-A1a Vrn-B1a 2017 10.59 ± 0.17***1 **2 11.03 ± 0.19***1 ***2 21.62 ± 0.20***1 ***2 18.27 ± 0.23**1 ***2 39.90 ± 0.18***1 ***2
2018     22.25 ± 0.18***2 19.18 ± 0.31***1 **2 41.43 ± 0.39**1 ***2
Без1Vrn-A1a Vrn-B1с 2017 11.97 ± 0.32***3 10.18 ± 0.26***1 ***3 22.15 ± 0.13***1 ***3 17.67 ± 0.22***3 39.80 ± 0.24***1 ***3
2018     20.47 ± 0.25***1 ***3 20.74 ± 0.32**3 41.21 ± 0.28***1 ***3

Примечание. Достоверные отличия: 1 – от i:Без1Vrn-A1a, 2 – от i:Без1Vrn-B1a, 3 – от i:Без1Vrn-B1c. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.

Прежде всего установлено, что линии с комбинацией двух аллелей (Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c) выколашивались раньше других линий (за 40–41 день). По сравнению с изогенной линией Без1Vrn-A1a, у которой продолжительность периода “всходы–колошение” составила 42–43 дня, различия составляли 2 дня (p < 0.001). Также выявлены достоверные различия между линиями с двумя доминантными аллелями и изогенными линиями по гену VRN-B1: колошение у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1a отмечено примерно на 10 дней раньше по сравнению с i:Без1Vrn-B1a (продолжительность периода “всходы–колошение” составила 49–52 дня), а у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1c ускорение колошения наблюдалось примерно на 8 дней по сравнению с i:Без1Vrn-B1c (45–51 день) (p < 0.001). Аналогичная тенденция характерна и при выращивании этих линий в условиях теплицы ЦКП “ЛИВР” ИЦиГ СО РАН. В весеннюю вегетацию 2019 г. растения линий с двумя доминантными аллелями выколашивались за 43 дня и различия относительно линий с аллелями Vrn-A1a, Vrn-B1a и Vrn-B1c составили 3, 10 и 13 дней соответственно.

Изогенные линии с доминантными аллелями локуса VRN-B1 выколашивались позже по сравнению с изогенной линией с аллелем Vrn-A1a. При сравнении изогенных линий по локусу VRN-B1 между собой установлено, что изогенная линия i:Без1Vrn-B1c выколашивалась раньше линии i:Без1Vrn-B1a примерно на 3 дня (p < 0.001). У изогенной линии i:Без1VRN-D4 продолжительность составляла 48 дней, и она занимала промежуточное положение между i:Без1Vrn-A1a и i:Без1Vrn-B1a и не отличалась от i:Без1Vrn-B1c.

Длительность периода “всходы–кущение” (I–III этапы органогенеза) у всех изученных линий по сорту Без1 была примерно одинаковой и составляла 11–12 дней. При этом линия Без1Vrn-A1a Vrn-B1a имела наименьшую продолжительность данного периода среди изученных линий по сорту Без1.

У линий с двумя доминантными аллелями период “кущение–первый узел” составил 10–11 дней и был короче в среднем на 2–3 дня по сравнению с изогенной линией i:Без1Vrn-A1a, у которой данный период составил 13 дней (p < 0.001). У линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1a продолжительность данной фазы составила 11 дней и уменьшилась на 9 дней (p < 0.001) по сравнению с изогенной линией i:Без1Vrn-B1a, у которой продолжительность составила 20 дней; а у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1с по сравнению с i:Без1Vrn-B1c, у которой данный период длился 18 дней, – уменьшилась на 8 дней соответственно (p < 0.001). У изогенной линии i:Без1VRN-D4 продолжительность данной фазы составила 16 дней, и по продолжительности данного периода она занимает промежуточное положение между изогенными линиями с доминантным аллелем Vrn-A1a и доминантными аллелями локуса VRN-B1. В целом период от всходов до первого узла у линий с двумя доминантными аллелями в среднем по данным за два года составил 21–22 дня и был короче в среднем на 1–2 дня по сравнению с изогенной линией i:Без1Vrn-A1a. По сравнению с изогенной линией i:Без1Vrn-B1a, у которой продолжительность данной фазы составляла 32 дня, у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1a продолжительность уменьшилась на 10 дней (p < 0.001), а у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1c по сравнению с i:Без1Vrn-B1c, у которой данный период длился 29 дней, – на 8 дней соответственно (p < 0.001).

Продолжительность периода “первый узел–колошение” (IV–VII этапы органогенеза) у линий с двумя доминантными аллелями увеличилась незначительно относительно изогенных линий с аллелями Vrn-A1a, Vrn-B1a и Vrn-B1c (p < 0.01–0.001) (на 1–2 дня). Известно, что у более позднеспелых генотипов немного уменьшаются сроки прохождения дальнейших фаз развития, поэтому продолжительность периода после появления первого узла у них немного сокращается по сравнению с более скороспелыми.

Необходимо отметить, что продолжительность фаз развития варьировала в зависимости от погодных условий года вегетации. Так, в 2018 г. по сравнению с 2017 г. растения были более позднеспелые и увеличилась продолжительность периода “всходы–колошение” в большей степени за счет увеличения периода “первый узел–колошение”.

Таким образом, при изучении в условиях Новосибирской области линий с комбинацией доминантных аллелей локусов VRN-A1 и VRN-B1, полученных на основе сорта Без1, в течение двух лет выявлено достоверное уменьшение продолжительности периодов “всходы–первый узел” (или “кущение–первый узел”) и “всходы–колошение” по сравнению с исходными изогенными линиями: i:Без1Vrn-A1a, i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c.

Изучение динамики роста и развития конуса нарастания линий мягкой пшеницы по сорту Без1

Для изучения особенностей прохождения фаз развития и этапов органогенеза также применяется подход, который заключается в наблюдении за ростом и развитием конуса нарастания [45].

В данной работе изучены особенности прохождения этапов органогенеза в динамике на основе наблюдений за ростом и развитием конуса нарастания у растений изогенных линий по сорту Без1 с разными доминантными аллелями локусов VRN, а также линий с комбинацией доминантных аллелей (Vrn-A1a Vrn-B1a и Vrn-A1a Vrn-B1c). На рис. 3 представлены в динамике фотографии конуса нарастания. Фаза “кущение” соответствует II–III этапам органогенеза, “первый узел–выход в трубку” – IV–V этапам.

Рис. 3.

Динамика развития конусов нарастания линий мягкой пшеницы по сорту Без1 на разных этапах органогенеза. Увеличение 10×. 1 i:Без1Vrn-A1a; 2 i:Без1Vrn-B1a; 3 i:Без1Vrn-B1c; 4 i:Без1VRN-D4; 5 – Без1Vrn-A1a Vrn-B1a; – Без1Vrn-A1a Vrn-B1c.

Начало фазы “кущение” у всех линий было отмечено примерно одинаково – 31 мая–1 июня. Первое наблюдение за конусом нарастания проведено 9 июня, что соответствовало фазе “кущение”. Так, у линий с доминантным аллелем Vrn-A1a (i:Без1Vrn-A1a, Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1с) в период, соответствующий середине фазы “кущение–первый узел”, отмечено увеличение размера конуса нарастания до 1.5 мм и была заметна сегментация конуса нарастания с формированием зачаточных колосков, поскольку именно с этого момента начинают проявляться различия в скорости развития генотипов, различающихся аллельным составом генов VRN. У более позднеспелых линий по сорту Без1 сегментация слабо выражена. Появление первого узла у линий с двумя доминантными аллелями наблюдалось 11–12 июня, у линии i:Без1Vrn-A1a – 14 июня, у линий с аллелями Vrn-B1с и VRN-D4 – 18 июня, а у линии i:Без1Vrn-B1a – 22 июня.

При наблюдении 12 июня у наиболее скороспелых линий наблюдали дальнейший рост конуса нарастания и более заметную сегментацию. При этом у линий с двумя доминантными аллелями было заметно увеличение размера конуса нарастания относительно линии с доминантным аллелем Vrn-A1a. У более позднеспелых линий: i:Без1Vrn-B1с и i:Без1VRN-D4 появилась сегментация конуса нарастания, а у линии i:Без1Vrn-B1a сегментация слабо заметна.

При этом линии с двумя доминантными аллелями на всех последующих этапах органогенеза опережали в своем развитии другие линии по степени дифференциации и размеру конуса нарастания. Период формирования зачаточного колоса у них завершился раньше по сравнению с линиями с доминантными аллелями Vrn-B1a и Vrn-B1с, а также Vrn-A1a. Также на этом этапе отмечено различие в развитии между линиями с разными аллелями гена VRN-B1, а именно линия i:Без1Vrn-B1с опережала в своем развитии линию i:Без1Vrn-B1a. У линии i:Без1Vrn-B1с наблюдали большее вытягивание и сегментацию конуса нарастания на III и IV этапах органогенеза.

Таким образом, были выявлены различия в динамике по длине и морфологии конуса нарастания между линиями по сорту Без1. Различия начинали проявляться во время фазы “кущение–первый узел”.

Определение влияния различных доминантных аллелей локусов VRN и их комбинаций на продуктивность линий мягкой пшеницы по сорту Без1

Важной задачей селекции является получение высокоурожайных форм. В связи с этим представляет интерес установление влияния различных доминантных аллелей локусов VRN и их комбинаций на показатели продуктивности. Поскольку в данной работе используются линии с разными аллелями VRN, находящимися в одной генотипической среде, то это позволит изучить вклад разных аллелей генов VRN и их комбинаций на продуктивность.

Далее приведены результаты изучения продуктивности главного колоса и растения в целом линий с комбинацией аллелей локусов VRN-A1 и VRN-B1 (Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c), а также изогенных линий с доминантными аллелями Vrn-A1a, Vrn-B1a, Vrn-B1c и VRN-D4. Результаты представлены в табл. 5. Сравнительный анализ линий с комбинацией доминантных аллелей показал, что более продуктивной оказалась линия Без1Vrn-A1a Vrn-B1c относительно линии i:Без1Vrn-A1a Vrn-B1a. Достоверное превышение показателей отмечено по длине колоса, массе зерен с колоса и массе зерен с растения (p < 0.001). По остальным показателям также отмечено превышение по абсолютным значениям. Кроме того, у линии Без1Vrn-A1a Vrn-B1c показатели продуктивности главного колоса не отличались от значений линии i:Без1Vrn-A1a, а по массе зерна главного колоса отмечено превышение (на 0.43 г p < 0.001). Показатели продуктивности растения (число колосьев, число и масса зерен) у данной линии превышали контроль i:Без1Vrn-A1a (p < 0.01–0.001).

Таблица 5.  

Продуктивность изогенных линий сорта Без1 и линий с сочетанием доминантных аллелей локусов VRN (поле, 2018 г.)

Линия Продуктивность главного колоса Продуктивность растения
длина колоса, см число колосков, шт. число зерен, шт. масса зерен, г число колосьев, шт. число зерен, шт. масса зерен, г
i:Без1Vrn-A1a 9.36 ± 0.09 18.68 ± 0.22 39.36 ± 1.13 1.56 ± 0.06 6.32 ± 0.34 191.96 ± 10.45 7.00 ± 0.45
i:Без1Vrn-B1a 9.78 ± 0.08*1 19.80 ± 0.23**1 44.00 ± 1.31*1 2.19 ± 0.07***1 6.52 ± 0.40 227.00 ± 15.42 10.39 ± 0.77***1
i:Без1Vrn-B1c 10.05 ± 0.32**1 *2 21.68 ± 1.49***1 ***2 48.12 ± 2.50**1 2.28 ± 0.13***1 7.72 ± 0.31**1 *2 274.16 ± 10.82***1 *2 11.69 ± 0.51***1
i:Без1VRN-D4 8.70 ± 0.09***1 ***2 ***3 19.09 ± 0.34***3 45.08 ± 1.43**1 1.88 ± 0.07**1 **2 *3 6.84 ± 0.39 244.00 ± 14.34**1 9.29 ± 0.62**1 **3
Без1Vrn-A1a Vrn-B1a 8.88 ± 0.09***1 ***2 17.80 ± 0.20**1 ***2 38.60 ± 1.58*2 1.50 ± 0.08***2 7.68 ± 0.43*1 229.12 ± 15.66 8.31 ± 0.69*2
Без1Vrn-A1a Vrn-B1c 9.34 ± 0.09***3 ***4 18.08 ± 0.31***3 39.88 ± 1.36**3 1.99 ± 0.07***1 ***4 8.00 ± 0.49**1 249.28 ± 16.62**1 12.34 ± 0.77***1 ***4

Примечание. Достоверные отличия: 1 – от i:Без1Vrn-A1a, 2 – от i:Без1Vrn-B1a, 3 – от i:Без1Vrn-B1c, 4 – между линиями Без1Vrn-A1a Vrn-B1a и Без1Vrn-A1a Vrn-B1c. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.

Среди изогенных линий по продуктивности растения выделялась одна линия – i:Без1Vrn-B1c. У данной линии были максимальными число колосков в колосе (21.68 шт.), число колосьев с растения (7.72 шт.), число зерен с растения (274.16 шт.) и масса зерен с растения (11.69 г). Наименее продуктивной из четырех линий оказалась линия i:Без1Vrn-A1a. Наибольшую массу зерен с колоса имели линии i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1c (2.19 и 2.28 г).

ОБСУЖДЕНИЕ

С использованием молекулярного и генетического анализа определен генотип двух линий сорта Без1. Полученные результаты показали присутствие двух доминантных генов VRN-A1 и VRN-B1. Одна из линий несет аллели Vrn-A1а Vrn-B1a, а вторая – Vrn-A1а Vrn-B1с. Кроме того, обе эти линии, а также изогенные линии сорта Без1 несут нечувствительный к длине дня аллель Ppd-D1a.

Известно, что скороспелость современных коммерческих сортов мягкой пшеницы, возделываемых в странах умеренного климата, в том числе и в России, обеспечивается за счет присутствия доминантного аллеля Vrn-A1a, который обладает наибольшим эффектом по ускорению колошения [10, 15, 2224, 26]. При этом показано, что сочетание двух аллелей – Vrn-A1a с Vrn-B1а или Vrn-B1c может уменьшать продолжительность вегетационного периода сортов мягкой пшеницы относительно сортов, несущих только один аллель Vrn-A1a [2224]. Именно поэтому для климатических условий большей части России и Западной Сибири наибольшее распространение получили сорта, яровой тип развития которых определяется комбинацией доминантных аллелей – Vrn-A1а и Vrn-B1с или Vrn-B1a [21, 2325].

Поскольку время колошения сортов с одинаковым генотипом по генам VRN может отличаться в зависимости от генетического фона, в настоящей работе изучены эффекты комбинации аллелей на одинаковом генетическом фоне. Полученные в нашей работе результаты согласуются с полученными ранее результатами о большей скороспелости генотипов с двумя доминантными аллелями Vrn-A1а Vrn-B1a и Vrn-A1а Vrn-B1с.

Экспериментально установлено, что полученные линии с двумя доминантными аллелями локуса VRN-1 в условиях Новосибирской области оказались более скороспелыми по сравнению с исходными изогенными линиями: i:Без1Vrn-A1a, i:Без1Vrn-B1a и i:Без1Vrn-B1с. Различия по продолжительности периода “всходы–колошение” в большей степени были связаны с уменьшением периода до формирования первого узла, в частности периода “кущение–первый узел” (II–IV этапы органогенеза), который является ключевым этапом, определяющим в итоге продолжительность вегетационного периода мягкой пшеницы. Данный факт подтверждается результатами других авторов [40, 46, 47].

Изучение особенностей биологии развития особенно важно для возделывания сортов, соответствующих климатическим условиям конкретной зоны. Так, если III–IV этапы органогенеза проходят слишком быстро или в неблагоприятных условиях (недостаток влаги, высокие температуры), то уменьшается число колосков и длина колоса, что в конечном счете оказывает влияние на конечную продуктивность растения. И, наоборот, при благоприятных условиях закладываются более мощные колосья, что увеличивает продуктивность растений [45]. Поэтому важно точно определить сроки прохождения III–IV этапов органогенеза и выбрать генотипы, которые оптимально подходят для каждого климатического региона произрастания с учетом сроков посева и уборки.

Установлено, что продолжительность вегетационного периода, а также время наступления и длительность отдельных фаз развития, определяемая в большей степени генами VRN, имеет тесную связь с устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам, а также продуктивностью [1, 37, 45, 48, 49]. На этом основан выбор подходящих сортов пшеницы, несущих определенные аллели генов VRN (или их комбинации) для возделывания в определенной природно-климатической зоне. Так, в условиях умеренного климата сорта, несущие два доминантных аллеля – VRN-A1 и VRN-B1 имеют преимущество и являются более продуктивными, чем сорта с одним геном VRN [7, 42], что позволяет им избегать повреждения заморозками поздней весной и ранней осенью.

В настоящем исследовании среди изогенных линий по сорту Без1 наиболее продуктивной оказалась линия i:Без1Vrn-B1c. Изучение продуктивности линий сорта Без1 с комбинацией доминантных аллелей показало, что более продуктивной оказалась линия, несущая Vrn-A1a в сочетании с Vrn-B1c. Полученные данные подтверждают, что для условий Западной Сибири наиболее подходят скороспелые и среднеспелые сорта яровой мягкой пшеницы, которые могут реализовать свой потенциал в данных условиях. Скороспелые сорта быстрее проходят II–IV этапы органогенеза (генотип Vrn-A1a Vrn-B1с). Для среднеспелого типа (генотип Vrn-B1c) характерны сравнительно продолжительный период I–III этапов органогенеза и средняя продолжительность IV–V этапов.

Таким образом, в данной работе получены новые данные, касающиеся влияния разных доминантных аллелей локусов VRN и комбинаций двух доминантных аллелей локуса VRN-1 на одном генетическом фоне (озимого сорта Без1) на продолжительность отдельных фаз развития и продуктивность в условиях лесостепной зоны Новосибирской области.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-34-00146 мол_а и бюджетного проекта 0324-2019-0039.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с использованием в качестве объекта животных.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием в качестве объекта людей.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Список литературы

  1. Snape J.W., Butterworth K., Whitechurch E., Worland A.J. Waiting for fine times: genetics of flowering time in wheat // Euphytica. 2001. V. 119. P. 185–190. https://doi.org/10.1023/A:1017594422176

  2. Kamran A., Iqbal M., Spaner D. Flowering time in wheat (Triticum aestivum L.): a key factor for global adaptability // Euphytica. 2014. V. 197. P. 1–26. https://doi.org/10.1007/s10681-014-1075-7

  3. Yan L., Loukoianov A., Tranquilli G. et al. Positional cloning of wheat vernalization gene VRN1 // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. P. 6263–6268. https://doi.org/10.1073/pnas.0937399100

  4. Trevaskis B., Hemming M.N., Peacock W.J., Dennis E.S. HvVRN2 responds to day length, whereas HvVRN1 is regulated by vernalization and developmental status // Plant Physiol. 2006. V. 140. P. 1397–1405. https://doi.org/10.1104/pp.105.073486

  5. Yan L., Fu D., Li C. et al. The wheat and barley vernalization gene VRN3 is an orthologue of FT // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. P. 19581–19586. https://doi.org/10.1073/pnas.0607142103

  6. Yoshida T., Nishida H., Zhu J. et al. Vrn-D4 is a vernalization gene located on the centromeric region of chromosome 5D in hexaploid wheat // Theor. Appl. Genet. 2010. V. 120. P. 543–552. https://doi.org/10.1007/s00122-009-1174-3

  7. Stelmakh A.F. Genetic effects of Vrn genes on heading date and agronomic traits in bread wheat // Euphytica. 1993. V. 65. P. 53–60.

  8. Loukoianov A., Yan L., Blechl A. et al. Regulation of VRN-1 vernalization genes in normal and transgenic polyploid wheat // Plant Physiol. 2005. V. 138. P. 2364–2373. https://doi.org/10.1104/pp.105.064287

  9. Shi C., Zhao L., Zhang X. et al. Gene regulatory network and abundant genetic variation play critical roles in heading stage of polyploidy wheat // BMC Plant Biol. 2019. V. 19(1):6. https://doi.org/10.1186/s12870-018-1591-z

  10. Yan L., Helguera M., Kato K. et al. Allelic variation at the VRN-1 promoter region in polyploid wheat // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 109. P. 1677–1686. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1796-4

  11. Dubcovsky J., Loukoianov A., Fu D. et al. Effect of photoperiod on the regulation of wheat vernalization genes VRN1 and VRN2 // Plant Mol. Biol. 2006. V. 60. № 4. P. 469–480. https://doi.org/10.1007/s11103-005-4814-2

  12. Golovnina K.A., Kondratenko E.Y., Blinov A.G., Goncharov N.P. Molecular characterization of vernalization loci VRN1 in wild and cultivated wheats // BMC Plant Biol. 2010. V. 10. P. 168–182. https://doi.org/10.1186/1471-2229-10-168

  13. Muterko A., Kalendar R., Salina E. Novel alleles of the VERNALIZATION1 genes in wheat are associated with modulation of DNA curvature and flexibility in the promoter region // BMC Plant Biol. 2016. V. 16. P. 65–81. https://doi.org/10.1186/s12870-015-0691-2

  14. Fu D., Szucs P., Yan L. et al. Large deletions within the first intron in VRN-1 are associated with spring growth habit in barley and wheat // Mol. Genet. Genomics. 2005. V. 273. P. 54–65. https://doi.org/10.1007/s00438-004-1095-4

  15. Santra D.K., Santra M., Allan R.E. et al. Genetic and molecular characterization of vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1 and Vrn-D1 in spring wheat germplasm from the Pacific Northwest Region of the USA // Plant Breed. 2009. V. 128. P. 576–584. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2009.01681.x

  16. Milec Z., Tomková L., Sumíková T., Pánková K. A new multiplex PCR test for the determination of Vrn-B1 alleles in bread wheat (Triticum aestivum L.) // Mol. Breed. 2012. V. 30. P. 317–323. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9621-7

  17. Shcherban A.B., Efremova T.T., Salina E.A. Identification of a new Vrn-B1 allele using two near-isogenic wheat lines with difference in heading time // Mol. Breed. 2012. V. 29. P. 675–685. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9581-y

  18. Zhang J., Wang Y., Wu S. et al. A single nucleotide polymorphism at the Vrn-D1 promoter region in common wheat is associated with vernalization response // Theor. Appl. Genet. 2012. V. 125. P. 1697–1704. https://doi.org/10.1007/s00122-012-1946-z

  19. Muterko A., Balashova I., Cockram J. et al. The new wheat vernalization response allele Vrn-D1s is caused by DNA transposon insertion in the first intron // Plant Mol. Biol. Report. 2015. V. 33. P. 294–303. https://doi.org/10.1007/s11105-014-0750-0

  20. Nowak M., Kowalczyk K. Allelic variation at the Vrn-1 locus of Polish cultivars of common wheat (Triticum aestivum L.) // Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica. 2010. V. 52. № 2. P. 86–91. https://doi.org/10.2478/v10182-010-0028-2

  21. Shcherban A.B., Emtseva M.V., Efremova T.T. Molecular genetical characterization of vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1 and Vrn-D1 in spring wheat germplasm from Russia and adjacent regions // Cereal Res. Commun. 2012. V. 40. № 3. P. 425–435. https://doi.org/10.1556/CRC.40.2012.3.4

  22. Shcherban A.B., Börner A., Salina E.A. Effect of VRN-1 and PPD-1 genes on heading time in European bread wheat cultivars // Plant Breed. 2014. V. 134. P. 49–55. https://doi.org/10.1111/pbr.12223

  23. Ефремова Т.Т., Чуманова Е.В., Трубачеева Н.В. и др. Распространенность аллелей локуса VRN1 среди сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых в Западной Сибири // Генетика. 2016. Т. 52. № 2. С. 170–178. https://doi.org/10.7868/S0016675816010045

  24. Лихенко И.Е., Стасюк А.И., Щербань А.Б. и др. Изучение аллельного состава генов Vrn-1 и Ppd-1 у раннеспелых и среднеранних сортов яровой мягкой пшеницы Сибири // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. V. 18. № 4/1. P. 691–703.

  25. Янковская А.А., Фисенко А.В., Драгович А.Ю. Генетическое разнообразие сортов яровой мягкой пшеницы европейской части России по генам VRN и PPD, определяющим сроки колошения // Генетика. 2018. Т. 54. № 13. Приложение. С. S32–S36. https://doi.org/10.1134/S0016675818130209

  26. Iqbal M., Navabi A., Yang R.C. et al. Molecular characterization of vernalization response genes in Canadian spring wheat // Genome. 2007. V. 50. P. 511–516. https://doi.org/10.1139/G07-028

  27. Zhang X.K., Xiao Y.G., Zhang Y. et al. Allelic variation at the vernalization genes Vrn-A1, Vrn-B1, Vrn-D1, and Vrn-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit // Crop Sci. 2008. V. 48. P. 458–470. https://doi.org/10.2135/cropsci2007.06.0355

  28. Iqbal M., Shahzad A., Ahmed I. Allelic variation at the Vrn-A1, Vrn-B1, Vrn-D1, Vrn-B3 and Ppd-D1a loci of Pakistani spring wheat cultivars // Electron. J. Biotechnol. 2011. V. 14. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.2225/vol14-issue1-fulltext-6

  29. Потокина К.К., Кошкин В.А., Алексеева Е.А. и др. Комбинация аллелей генов Ppd и Vrn определяет сроки колошения у сортов мягкой пшеницы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012. Т. 16. № 1. С. 77–86.

  30. Milec Z., Sumíková T., Tomková L., Pánková K. Distribution of different Vrn-B1 alleles in hexaploid spring wheat germplasm // Euphytica. 2013. V. 192. P. 371–378. https://doi.org/10.1007/s10681-013-0863-9

  31. Law C.N., Sutka J., Worland A.J. A genetic study of day-length response in wheat // Heredity. 1978. V. 41. № 2. P. 185–191.

  32. Worland A.J., Börner A., Korzun V. et al. The influence of photoperiod genes on the adaptability of European winter wheats // Euphytica. 1998. V. 100. P. 385–394.

  33. Khlestkina E.K., Giura A., Roder M.S., Borner A. A new gene controlling the flowering response to photoperiod in wheat // Euphytica. 2009. V. 165. P. 579–585. https://doi.org/10.1007/s10681-008-9783-5

  34. Beales J., Turner A., Griffiths S. et al. A pseudo-response regulator is misexpressed in the photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2007. V. 115. № 5. P. 721–733. https://doi.org/10.1007/s00122-007-0603-4

  35. Nishida H., Yoshida T., Kawakami K. et al. Structural variation in the 5′ upstream region of photoperiod-insensitive alleles Ppd-A1a and Ppd-B1a identified in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.), and their effect on heading time // Mol. Breed. 2013. V. 31. P. 27–37. https://doi.org/10.1007/s11032-012-9765-0

  36. Scarth R., Law C.N. The control of the day length response in wheat by the group 2 chromosomes // Z. Pflanzenzücht. 1984. Bd. 93. S. 140–150.

  37. Cockram J., Jones H., Leigh F.J. et al. Control of flowering time in temperate cereals: Genes, domestication, and sustainable productivity // J. Experim. Bot. 2007. V. 58. № 6. P. 1231–1244. https://doi.org/10.1093/jxb/erm042

  38. Koval S.F., Goncharov N.P. Multiple allelism at the VRN1 locus of common wheat // Acta Agronomica Hungarica. 1998. V. 46. № 2. P. 113–119.

  39. Efremova T.T., Arbuzova V.S., Leonova I.N., Makhmudova K. Multiple allelism in the Vrn-B1 locus of common wheat // Cereal Res. Commun. 2011. V. 39. № 1. P. 12–21. https://doi.org/10.1556/CRC.39.2011.1.2

  40. Емцева М.В., Ефремова Т.Т., Арбузова В.С. Влияние аллелей Vrn-Bla и Vrn-Blc на продолжительность фаз развития замещенных и изогенных линий мягкой пшеницы // Генетика. 2013. Т. 49. № 5. С. 632–640. https://doi.org/10.7868/S0016675813050056

  41. Shcherban A.B., Khlestkina E.K., Efremova T.T., Salina E.A. The effect of two differentially expressed wheat VRN-B1 alleles on the heading time is associated with structural variation in the first intron // Genetica. 2013. V. 141. P. 133–141. https://doi.org/10.1007/s10709-013-9712-y

  42. Goncharov N.P. Response to vernalization in wheat: its quantitative or qualitative nature // Cereal Res. Commun. 2004. V. 32. P. 323–330.

  43. Chumanova E.V., Efremova T.T., Kruchinina Y.V., Pershina L.A. Development and investigation of common wheat lines of winter cultivar Bezostaya 1 with combinations of dominant alleles of VRN-1 loci // Vavilov J. Genetics and Breeding. 2018. V. 22. № 8. P. 951–956. https://doi.org/10.18699/VJ18.437

  44. Sharp P.J., Kreis M., Shewry P.R., Gale M.D. Location of β-amylase sequences in wheat and its relatives // Theor. Appl. Genet. 1988. V. 75. P. 286–290. https://doi.org/10.1007/BF00303966

  45. Куперман Ф.М., Ржанова Е.И., Мурашев В.В. и др. Биология развития культурных растений: учеб. пособие для студентов биол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1982. 343 с.

  46. Воронин А.Н., Стельмах А.Ф. Этапы органогенеза у почти изогенных по локусам Vrn 1-3 линий мягкой пшеницы // Науч.-техн. бюлл. ВСГИ. 1985. T. 55. № 1. C. 19–23.

  47. Pánková K., Košner J. Chromosome substitutions with dominant loci Vrn-1 and their effect on developmental stages of wheat // Czech J. Genet. Plant Breed. 2004. V. 40. № 2. P. 37–44.

  48. Stelmakh A.F. Geographic distribution of Vrn genes in landraces and improved varieties of spring bread wheat // Euphytica. 1990. V. 45. P. 113–118.

  49. Worland A.J. The influence of flowering time genes on environmental adaptability in European wheats // Euphytica. 1996. V. 89. P. 49–57. https://doi.org/10.1007/BF00015718

Дополнительные материалы отсутствуют.