Дослідження матеріалу пшениці м’якої від гібридизації з Aegilops biuncialis Vis. за допомогою маркерів хромосоми 1U

  • Н. О. Козуб
  • І. О. Созінов
  • Г. Я. Бідник
  • Н. О. Дем’янова
  • О. І. Созінова
  • А. В. Карелов
  • Я. Б. Блюм
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v25.1139

Анотація

Мета. Дослідження матеріалу пшениці м’якої, одержаного від гібридизації з Aegilops biuncialis Vis., за допомогою локусів запасних білків як маркерів хромосоми 1U. Методи. Для ідентифікації алелів локусів Gli-1 і Glu-1 проводили електрофорез запасних білків зерна в кислих умовах та SDS-електрофорез. Маркерами хромосоми 1U Ae. biuncialis слугували: локус високомолекулярних субодиниць глютенінів Glu-U1, що розміщений на довгому плечі (1UL), i гліадин-кодуючий локус Gli-U1, що знаходиться на короткому плечі (1US). Результати. У F6–7 помічено елімінацію матеріалу хромосоми 1U з частотою близько 0,222. Це свідчить про те, що в процесі розмноження йде відбір проти незбалансованих генотипів, який можна спостерігати за допомогою маркерів хромосоми 1U. У гібридів пшениці від міжвидової гібридизації з Ae. biuncialis F4–F6 виявлено високу частоту формування генотипів із втратою плеча 1US за наявності 1UL. Висновки. Оскільки локус Glu-U1, що знаходиться на плечі 1UL, кодує високомолекулярні субодиниці глютенінів, які безпосередньо визначають хлібопекарну якість, створений матеріал пшениці є джерелом нового алеля цього локусу, інтрогресованого від Ae. biuncialis, для збагачення генофонду пшениці м’якої.

Ключові слова: Triticum aestivum, Aegilops biuncialis, запасні білки, інтрогресія.

Посилання

Qi L., Friebe B., Zhang P., Gill B.S. Homoeologous recombination, chromosome engineering and crop improvement. Chromo-some Res. 2007. Vol. 15. P. 3–19. DOI: 10.1007/s10577-006-1108-8

Chaudhary H.K., Kaila V., Rather S.A., Badiyal A., Hussain W., Jamwal N.S., Mahato A. Wheat. Alien Gene Transfer in Crop Plants. Volume 2 Achievements and Impacts. Springer Science+Business Media, LLC 2014. P. 1–26. doi: 10.1007/978-1-4614-9572-7_1.

Schneider A., Molnár I., Molnár-Láng M. Utilisation of Aegilops (goatgrass) species to widen the genetic diversity of cultivated wheat. Euphytica. 2008. Vol. 163. P. 1–19. doi: 10.1007/s10681-007-9624-y.

Kilian B., Mammen K., Millet E., Sharma R., Graner A., Salamini F., Hammer K., Özkan H. Aegilops. Wild crops relatives: ge-nomic and breeding resources. Ed. C. Kole. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. P. 1–76. doi: 10.1007/978-3-642-14228-4.

Ceoloni C., Kuzmanovi´c L., Ruggeri R., Rossini F., Forte P., Cuccurullo A., Alessandra A. Harnessing genetic diversity of wild gene pools to enhance wheat crop production and sustainability: challenges and opportunities. Diversity. 2017. Vol. 9. A. 55. doi: 10.3390/d9040055.

Molnár I., Gaspar L., Savari E., Dulai S., Hoffman B., Molnár-Láng M., Galiba G. Physiological and morphological responses to water stress in Aegilops biuncialis and Triticum aestivum genotypes with differing tolerance to drought. Functional Plant Biology. 2004. Vol. 31. P. 1149–1159. doi: 10.1071/FP03143.

Dulai S., Molnár I., Szopkó D., Darkó É., Vojtkó A., Sass-Gyarmati A., Molnár-Láng M. Wheat-Aegilops biuncialis amphip-loids have efficient photosynthesis and biomass production during osmotic stress. J. Plant Physiol. 2014. Vol. 171. P. 509–517. doi: 10.1016/j.jplph.2013.11.015.

Rakszegi M., I. Molnár, Lovegrove A., Darkó É., Farkas A., Láng L., Bedö Z., Doležel J., Molnár-Láng M., Shewry P. Addition of Aegilops U and M chromosomes affects protein and dietary fiber content of wholemeal wheat flour. Frotniers in Plant Science. 2017. Vol. 8. Article 1529. doi: 10.3389/fpls.2017.01529.

Farkas A., Molnár I., Dulai S., Rapi S., Oldal V., Cseh A., Kruppa K., Molnár-Láng M. Increased micronutrient content (Zn, Mn) in the 3Mb(4B) wheat – Aegilops biuncialis substitution and 3Mb.4BS translocation identified by GISH and FISH. Ge-nome. 2014. Vol. 57. P. 61–67. doi: 10.1139/gen-2013-0204.

Tan F., Zhou J., Yang Z., Zhang Y., Pan L., Ren Z. Characterization of a new synthetic wheat – Aegilops biuncialis partial amphiploid. Afr. J. Biotech. 2009. Vol. 8, № 14. P. 3215–3218. doi: 10.5897/AJB09.359.

Zhou J.P., Yao C.H., Yang E.N., Yin M.Q., Liu C., Ren Z.L. Characterization of a new wheat-Aegilops biuncialis addition line conferring quality-associated HMW glutenin subunits. Genetics and Molecular Research. 2014. Vol. 13, № 1. P. 660–669. doi: 10.4238/2014.January.28.11.

Payne P.I. Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality. Ann. Rev. Plant Physiol. 1987. Vol. 38. P. 141–153.

McIntosh R.A. Catalogue of Gene Symbols. Gene Catalogue 2013. URL: https://shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/2013/GeneSymbol.pdf (last accessed: 11.02.2019).

Kozub N.O., Sozinov I.O., Bidnyk H.Ya., Demianova N.O., Sozinova O.I., Karelov A.V., Pylypenko L.A., Blume Ya.B., Sozi-nov O.O. Development and studying of Triticum aestivum L. material with introgressions from Aegilops biuncialis Vis. Factors of Experimental Evolution of Organisms. Kyiv, 2018. Vol. 23. P. 297–301. [in Ukrainian]

Kozub N.A., Sozinov I.A., Sobko T.A., Kolyuchii V.T., Kuptsov S.V., Sozinov A.A., Variation at storage protein loci in winter common wheat cultivars of the Central Forest-Steppe of Ukraine. Cytology and Genetics. 2009. Vol. 43, № 1. P. 55–62. doi: 10.3103/S0095452717020050.

Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970. Vol. 227, No. 5259. P. 680–685. doi: 10.1038/227680a0.

Darlington C.D. Misdivision and the genetics of the centromere. J. Genet. 1939. Vol. 37. P. 341–364.

Sears E.R. Misdivision of univalents in common wheat. Chromosoma. 1952. Vol. 4. P. 535–550.

Lukaszewski A.J. Behavior of centromeres in univalents and centric misdivision in wheat. Cytogenet. Genome Res. 2010. Vol. 129. P. 97–109. doi: 10.1159/000314108.

Lukaszewski A.J. A set of new 1RS translocations from wheat cv. Amigo in a uniform genetic background. Euphytica. 2017. Vol. 213. P. 214.

Liu C., Qi L., Liu W., Zhao W., Wilson J., Friebe B., Gill B.S. Development of a set of compensating Triticum aestivum–Dasypyrum villosum Robertsonian translocation lines. Genome. 2011. Vol. 54. P. 836–844. doi: 10.1139/G11-051.

Tanaka H., Nabeuchi Ch., Kurogaki M., Garg M., Saito M., Ishikawa G., Nakamura T., Tsujimoto H. A novel compensating wheat–Thinopyrum elongatum Robertsonian translocation line with a positive effect on flour quality. Breeding Science. 2017. Vol. 67. P. 509–517.