1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Генетика
  4. T. 59, № 6, 2023

Генетика, 2023, T. 59, № 6, стр. 648-658

Динамика распространения ржаных транслокаций в генотипах российских сортов мягкой пшеницы Triticum aestivum L.

А. В. Фисенко 1, *, О. А. Ляпунова 2, Е. В. Зуев 2, А. Ю. Новосельская-Драгович 1, **

1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
119991 Москва, Россия

2 Федеральный исследовательский центр, Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР)
190000 Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: fisenko800@mail.ru
** E-mail: dragova@mail.ru

Поступила в редакцию 25.10.2022
После доработки 16.11.2022
Принята к публикации 18.11.2022

Аннотация

Широкое использование в селекции пшеницы сортов с транслокациями 1RS/1BL и 1RS/1АL было обусловлено их высокой комплексной устойчивостью за счет генов резистентности на 1RS-хромосомах. Многочисленные сведения о появлении новых вирулентных рас патогенов и потере генами, локализованными на 1RS, своих защитных свойств делают актуальным решение вопроса о перспективности использования обеих ржаных транслокаций в современных селекционных программах. Кроме того, использование в интрогрессивной гибридизации различных генетических источников ржаной хромосомы 1RS ставит задачу изучения разнообразия групп сцепления 1RS. Нами исследована динамика распространения ржаных транслокаций в генотипах 240 российских сортов мягкой пшеницы из трех селекционных центров РФ. Для маркирования 1RS использовались множественные аллели генов запасных белков, специфичных для 1RS. Выявлено, что гены устойчивости на 1RS по-прежнему эффективны против ряда патогенов, в частности против возбудителей мучнистой росы и стеблевой ржавчины. Прослежена динамика изменения качества зерна сортов с TR:1RS/1BL. Подтверждено статистически достоверное его улучшение у озимых сортов начиная с 2000-х гг., а у яровых сортов присутствие в генотипах TR:1RS/1BL не препятствует получению зерна с высоким уровнем качества. Показано, что в результате этих процессов во всех трех селекцентрах идет накопление TR:1RS/1BL во времени. Показано высокое аллельное разнообразие секалин-кодирующего локуса (Gli-B1) на хромосоме 1RS. Однако все сорта с TR:1RS/1BL независимо от происхождения 1RS несли один и тот же аллель. Обсуждаются возможные причины такого единообразия. Транслокация 1RS/1АL в исследованных нами сортах не выявлена, обсуждаются возможные причины.

Ключевые слова: пшеница, ржаные транслокации, гены запасных белков.

Список литературы

  1. Rabinovich S.V. Importance of wheat-rye translocations for breeding modern cultivar of Triticum aestivum L. // Euphytica. 1998. V. 100. P. 323–340. https://doi.org/10.1023/A:10183618192

  2. Bauer E., Schmutzer T., Barilar I. et al. Towards a whole-genome sequence for rye (Secale cereale L.) // Plant J. 2017. V. 89. P. 853–869. https://doi.org/10.1111/tpj.13436

  3. Дорофеев В.Ф., Якубцинер М.М., Руденко М.И. и др. Пшеницы мира. Л.: 1976.

  4. Schlegel R. Current list of wheats with rye and alien introgression. V. 01.22. 2022. http://rye-gene-map.de/rye-introgression.

  5. McIntosh R.A., Hart G., Gale M. Catalogue of gene symbols for wheat // Proc. 8th Intern. Wheat Gen. Symp. / Eds Li Z., Xin Z.Y. Beijing, China: 1993. P. 1333–1500.

  6. Lee J.H., Graybosch R.A., Peterson C.J. Quality and biochemical effects of a 1RS.1BL wheat-rye translocation in wheat // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 90. P. 105–112. https://doi.org/10.1007/BF00221002

  7. Kumlay A.M., Baenziger P.S., Gill K.S. et al. Understanding the effect of rye chromatin in bread wheat // Crop Sci. 2003. V. 43. № 5. P. 1643–1651. https://doi.org/10.2135/cropsci2003.1643

  8. Чуманова Е.В., Ефремова Т.Т., Трубачеева Н.В. и др. Хромосомный состав пшенично-ржаных линий и влияние хромосом ржи на устойчивость к болезням и на хозяйственно ценные признаки // Генетика. 2014. Т. 50. № 11. С. 1319–1328. https://doi.org/10.7868/S0016675814110034

  9. Sebesta E.E., Wood E.F. Transfer of greenbug resistance from rye to wheat with X-rays // Agronomy Abstracts. Madison, WI: 1978. P. 61–62.

  10. Burnett C.J., Lorenz K.J., Carver B.F. Effects of the 1B/1R translocation in wheat on composition and properties of grain and flour // Euphytica. 1995. V. 86. P. 159–166. https://doi.org/10.1007/BF00016353

  11. Li Z., Ren T., Yan B. et al. A mutant with expression deletion of gene Sec-1 in a 1RS.1BL line and its effect on production quality of wheat // PLoS One. 2016. V. 11(1). e0146943. https://doi.org/10.1371/journal.pone.014694

  12. Lundh G., MacRitchie F. Size exclusion HPLC characterization of gluten protein fractions varying in breadmaking potential // J. Cereal Sci. 1989. V. 10. P. 247–253.

  13. Liu C.-Y., Shepherd K.W. Inheritance of B subunits of glutenin and ω- and γ-gliadins in tetraploid wheats // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 90. P. 1149–1157. https://doi.org/10.1007/BF00222936

  14. Новосельская-Драгович А.Ю. Генетика и геномика пшеницы: запасные белки, экологическая пластичность и иммунитет// Генетика. 2015. Т. 51. № 5. С. 1–16.

  15. Упелниек В.П., Новосельская-Драгович А.Ю., Шишкина А.А. и др. Лабораторный анализ белков семян пшеницы. M.: ООО “Ваш формат”, 2013. 173 с.

  16. Новосельская-Драгович А.Ю., Янковская А.А., Бадаева Е.Д. Интрогрессии и хромосомные перестройки не влияют на активность глиадинкодирующих генов в линиях гибридов Triticum aestivum L. × Aegilops columnaris Zhuk. // Вавилов. журн. генет. и селекции. 2018. Т. 22. № 5. С. 507–514. https://doi.org/18699/VJ18.388

  17. Metakovsky E.V. Gliadin allele identification on common wheat. II. Catalogue of gliadin allele in common wheat // J. Genet. & Breed. 1991. V. 45. P. 325–344.

  18. Козуб Н.А., Созинов И.А., Собко Т.А. и др. Идентификация ржаных транслокаций у сортов озимой мягкой пшеницы Богданка и Синтетик // Науч. ведомости. Серия Естественные науки. 2010. Т. 15. № 12. С. 47–54.

  19. Singh N.K., Shepherd K.W., McIntosh R.A. Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and ω-secalins on the short arm of rye chromosome 1R // Theor. Appl. Genet. 1990. V. 80. P. 609–616. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1807-5

  20. Мельникова Е.Е., Букреева Г.И., Беспалова Л.А. и др. Динамика генетического разнообразия сортов и линий мягкой пшеницы краснодарской селекции по аллелям глиадинкодирующих локусов // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 3. С. 51–53.

  21. Ren T.H., Yang Z.J., Yan B.J. et al. Development and characterization of a new 1BL.1RS translocation line with resistance to stripe rust and powdery mildew of wheat // Euphytica. 2009. V. 169. P. 207–213. https://doi.org/10.1007/s10681-009-9924-5

  22. Qi W., Tang Y., Zhu W. et al. Molecular cytogenetic characterization of a new wheat-rye 1BL/1RS translocation line expressing superior stripe rust resistance and enhanced grain yield // Planta. 2016. V. 244. P. 405–416. https://doi.org/10.1094/PDIS-93-2-0124

  23. Maraci Ö., Özkan H., Bilgin R. Phylogeny and genetic structure in the genus Secale // PLoS One. 2018. V. 13(7). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200825

  24. Landjeva S., Korzun V., Tsanev V. et al. Distribution of the wheat–rye translocation 1RS.1BL among bread wheat varieties of Bulgaria // Plant Breeding. 2006. V. 125. P. 102–104. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2006.01142.x

  25. Yediay F.E., Baloch F.S., Kilian B., Özkan H. Testing of rye-specific markers located on 1RS chromosome and distribution of 1AL.RS and 1BL.RS translocations in Turkish wheat (Triticum aestivum L., T. durum Desf.) varieties and landraces // Genet. Res. Crop Evol. 2010. V. 57. P. 119–129. https://doi.org/10.1007/s10722-009-94569

  26. Трубачеева Н.В., Россеева Л.П., Белан И.А. и др. Особенности сортов яровой мягкой пшеницы Западной Сибири, несущих пшенично-ржаную транслокацию 1RS.1BL // Генетика. 2011. Т. 47. № 1. С. 18–24.

  27. GRIS. Genetic Resources Information System for Wheat and Triticale. http://wheatpedigree.net/ (Last update: 2017-01-09).

  28. Каталог. Сорта и гибриды КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Краснодар: 2009. 67 с.

  29. Каталог. Сорта и гибриды НЦЗ им. П.П. Лукьяненко. Краснодар: 2021. 135 с.

  30. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений. М.: 2009 и 2021. https://reestr.gossortrf.ru/.

  31. Ren T.H., Chen F., Yan B.Ju. et al. Genetic diversity of wheat–rye 1BL.1RS translocation lines derived from different wheat and rye sources // Euphytica. 2012. V. 183. P. 133–146. https://doi.org/10.1007/s10681-011-0412-3

  32. Созинов А.А., Новосельская А.Ю., Лушникова А.А., Богданов Ю.Ф. Цитолого-биохимический анализ сортов мягкой пшеницы с замещениями и транслока-циями 1B/1R в кариотипе // Цитология и генетика. 1987. Т. 21. № 4. С. 256–261.

  33. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J. Catalogue of gene symbols for wheat // 11th Int. Wheat Genet. Symp. 24–29 August 2008. Brisbane, Australia: 2008. 137 р.

  34. He Zhong-Hu. High molecular weight glutenin subunit composition of Chinese bread wheats // Euphytica. 1992. V. 64. № 1. P. 11–20. https://doi.org/10.1002/cche.10290

  35. Hazen S.P., Zhu L., Kim H.-S. et al. Genetic diversity of winter wheat in Shaanxi province, China, and other common wheat germplasm pools // Genet. Resour. Crop Evol. 2002. V. 49. № 4. P. 437–445. https://doi.org/10.1023/A:1020670013249

  36. Булойчик А.А., Долматович Т.В., Борзяк В.С., Волуевич Е.А. Молекулярная идентификация и эффективность генов Lr26/Pm8 в сортообразцах мягкой пшеницы (Triticum aestivum) // Весцi НАН Беларусi. 2014. Т. 2. С. 60–63.

  37. Козуб Н.А., Созинов И.А., Созинов А.А. Сопряженность 1BL/1RS-транслокации с качественными и количественными признаками у мягкой пшеницы T. aestivum // Цитология и генетика. 2001. Т. 5. С. 74–80.

  38. Lukaszewski A.J. Manipulation of the 1RS.1BL translocation in wheat by induced homoeologous recombination // Crop Sci. 2000. V. 40. P. 216–225.

  39. Lukaszewski A.J. Introgressions between wheat and rye // Alien Introgression in Wheat. Cham, Switzerland. Springer, 2015. P. 163–189. https://doi.org/10.1007/978-3-319-23494-6_7

  40. Белан И.А., Россеева Л.П., Россеев В.М. и др. Изучение хозяйственно ценных и адаптивных признаков у линий сорта яровой мягкой пшеницы Омская 37, несущих транслокации 1RS.1BL и 7DL-7Ai // Вавилов. журн. генет. и селекции. 2012. Т. 16. № 1. С. 178–186.

  41. Шаманин В.П., Моргунов А.И., Петуховский С.Л. и др. Селекция яровой мягкой пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине в Западной Сибири. Омск: ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2015. 175 с.

  42. Kozub N.O., Sozinov I.O., Chaika V.M. et al. Changes in allele frequencies at storage protein loci of winter common wheat under climate change // Cytol. and Genet. 2020. V. 54. № 4. P. 305–317. https://doi.org/10.3103/S0095452720040076

  43. Kumlay A.M., Baenziger P.S., Gill K.S. et al. Understanding the effect of rye chromatin in bread wheat // Crop Sci. 2003. V. 43. № 5. P. 1643–1651. https://doi.org/10.2135/cropsci2003.1643

  44. Liu H., Tang H., Ding P. et al. Effects of the 1BL/1RS translocation on 24 traits in a recombinant inbred line population // Cereal Res. Commun. 2020. V. 48. P. 225–232. https://doi.org/10.1007/s42976-020-00027-y

  45. Jang J.H., Jung W.J., Kim D.Y., Seo Y.W. cDNA-AFLP analysis of 1BL.1RS under water-deficit stress and development of wheat-rye translocation-specific markers // N. Zel. J. Crop Hortic. Sci. 2017. V. 45. P. 150–164. https://doi.org/10.1080/01140671.2016.1269018

  46. Moskal K., Kowalik S., Podyma W. et al. The pros and cons of rye chromatin introgression into wheat genome // Agronomy. 2021. V. 11. P. 456. https://doi.org/10.3390/agronomy11030456

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Генетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал