ІДЕНТИФІКАЦІЯ ІНТРОГРЕСИВНИХ ФОРМ З 1RS.1BL ТРАНСЛОКАЦІЄЮ, ШЛЯХОМ ПЛР-ДЕТЕКЦІЇ ЛОКУСУ Sec-1

Д. б. н. Топораш М. К.^*, к. б. н. Моцний І. І.^**, Чеботар С. В. ^{*, **}

^*Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна;

^***Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна*

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ІНТРОГРЕСИВНИХ ФОРМ З 1RS.1BL ТРАНСЛОКАЦІЄЮ, ШЛЯХОМ ПЛР-ДЕТЕКЦІЇ ЛОКУСУ Sec-1

Вступ

За усі часи розвитку селекції озимої м’якої пшениці (Triticum aestivum L.), багато зусиль витрачалось на те, щоб створити сорти, які були б максимально стійкими до шкідників, хвороб та несприятливих екологічних умов [5, с. 3]. Одним з методів збагачення генофонду м'якої пшениці є інтрогресія генетичного матеріалу від споріднених видів. Для створення стійких до патогенів сортів, м’яку пшеницю залучають до віддаленої гібридизації, зокрема з видами жита, пирію та егилопсу [4, с. 17].

Однією з найвдаліших інтрогресій є житня транслокація 1RS.1BL, яка найбільш поширена серед комерційних сортів м'якої пшениці [6, с. 216]. Це пов'язано з тим, що коротке плече 1R хромосоми жита (Secale cereale L.) містить цінні гени стійкості до листової іржі (Lr26), стебловий іржі (Sr31), жовтої іржі (Yr9), борошнистої роси (Pm8), а також сприяє підвищенню стійкості до посухи [2, с. 751]. Крім цього, відмічено підвищення врожайності сортів з 1RS.1BL транслокацією [7, с. 243]. В середньому, присутність житньої транслокації приводить до підвищення урожаю зерна на 9-10%, надземної біомаси – на 11-12% та ваги зерна на – 4-6% [1, с. 68].

Метою нашого дослідження є ідентифікація інтрогресивних форм з 1RS.1BL транслокацією, шляхом ПЛР-детекції локусу Sec-1, що локалізований на короткому плечі хромосоми 1RS.

Матеріали і методи досліджень

Для ідентифікації 1RS.1BL транслокації використовували полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР) з праймерами до локусу Sec-1, що кодує послідовність ω-секаліна і знаходиться на короткому плечі хромосоми 1R [8, c. 69].

Досліджували 13 інтрогресивних форм: 51/13ф, 56/13ф, 59/13ф, 65/13ф, 68/13ф, 71/13ф, 76/13ф, 77/13ф, 81/13ф, 87/13ф, 88/13ф, 104/13ф,107/13ф, які були створені провідним науковим співробітником відділу генетики Селекційно-генетичного інституту – національного центру насіннєзнавства та сортовивчення (м. Одеса), кандидатом біологічних наук І. І. Моцним. Інтрогресивні форми представляють собою потомства індивідуальних рослин (BC₁F₃) від схрещування лінії Еритроспермум 125/03 (Е125/03) з ph1b-мутантом сорту Chines Spring. Досліджували по три рослини з кожної інтрогресивної форми.

Результати та обговорення

За результатами ПЛР-аналізу у дослідженних інтрогресивних формах виявлено продукт ампліфікації розміром 100 п.н., який також детектований у контрольному зразку сорті Мирлебен (рис. 1, табл. 1).

Рис. 1 Електрофореграма продуктів ПЛР, отриманих при використанні праймерів до локусу Sec-1: 1. 51/13ф; 2. 56/13ф; 3. 59/13ф; 4. 65/13ф; 5. 68/13ф; 6.71/13ф; 7. 76/13ф; 8. 77/13ф; 9. 81/13ф; 10. 87/13ф; 11. 88/13ф; 12. 104/13ф; 13. 107/13ф; 14. Контроль «+»; 15. Контроль «-» ; М – маркер молекулярної ваги. А, Б, В – продукти ампліфікації отримані для першої, другої, третьої рослини з кожної інтрогресивної форми, відповідно

Таблиця 1. Присутність транслокації 1RS/1BL в інтрогресивних формах

51/13ф

56/13ф

59/13ф

65/13ф

68/13ф

71/13ф

76/13ф

77/13ф

81/13ф

87/13ф

88/13ф

104/13ф

107/13ф

Слід звернути увагу на те, що у деяких інтрогресивних формах пшениці виявлено гетерогенність. Так, при ампліфікації ДНК однієї з рослин форм 71/13ф та 107/13ф не детектовано фрагменту ампліфікації, розміром 100 п.н., а у інших двох рослин цей фрагмент присутній. У двох рослин форми 51/13ф фрагмент ампліфікації, що свідчить про наявність 1RS.1BL транслокації не детектований, у третій рослині такий фрагмент є. ПЛР-аналіз форм 68/13ф, 76/13ф показав, що ці форми не мають Sec-1 локусу, який є маркером 1RS.1BL транслокації. Форми 56/13ф, 59/13ф, 65/13ф, 77/13ф, 81/13ф, 87/13ф, 88/13ф, 104/13ф мають фрагмент ампліфікації розміром 100 п.н., якій співпадає з за розміром с фрагментом ампліфікації, що детектований у контрольному зразку з 1RS/1BL транслокацією ˗ сорті Мирлебен. Визначена у інтрогресивних форм транслокація походить від сорту Аврора і передана їм через батьківську лінію Е125/03, де ця транслокація була ідентифікована раніше [3, c. 98].

Отримані результати свідчать про присутність в генотипах інтрогресивних форм житньо-пшеничної транслокації 1RS.1BL, що дає можливість використовувати ці форми для створення стійких до захворювань та несприятливих зовнішніх умов сортів м’якої пшениці.

Висновки

В генотипі інтрогресивних форм 56/13ф, 59/13ф, 65/13ф, 77/13ф, 87/13ф, 88/13ф, 104/13ф було детектовано житньо-пшеничну транслокацію 1RS.1BL. Форми 68/13ф, 76/13ф не мають Sec-1 локусу, а форми 51/13ф, 71/13ф, 107/13 є гетерогенними за ним.

Список використаних джерел:

1. Ржаные транслокации у некоторых сортов озимой мягкой пшеницы / Козуб Н. А., Созинов И. А., Собко Т. А., Дедкова О. С., Бадаева Е. Д., Нецветаев В. П. // Сельскохозяйственная биология. – 2012. – С. 68–72.

2. Крупнов В. А. Эффекты 7DL·7AG- и 1BL·1RS-транслокацй на урожайность и качество зерна мягкой пшеницы в Поволжье / В. А. Крупнов, С. А. Воронина, О. В. Крупнова // Вестник ВОГиС. – 2009. – С. 751–758.

3. Моцный И. И. Идентификация 1B-1R транслокаций и замещения у интрогрессивных линий озимой мягкой пшеницы с помощью биохимических маркеров / И. И. Моцный, Е. М. Благодарова, В. И. Файт // Геном рослин. – 2008. – С. 98–101.

4. Идентификация замещения (1B)1R и транслокации 1BL.1RS у интрогрессивных линий озимой пшеницы цитологическим и молекулярно-генетическим методами / Моцный И.И., Чеботарь С.В., Сударчук Л.В., Галаев А.В., Сиволап Ю. М. // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2012. – №16. – С. 217–223.

5. Сиволап Ю. М. Детекція 1RS.1AL,1RS.1BL та модифікованої транслокації за 1RS хромосомою у селекційних форм м’якої пшениці / Ю. М. Сиволап, С.В. Чеботар, Л. В. Сударчук // Методичні рекомендації – 2011. – С. 3 – 13.

6. Lukaszewski A. J. Manipulation of the 1RS.1BL translocation in wheat by indused homoeologous recombination // Cell biology and molecular genetics. – 2000. – P. 216–225.

7. Nagy E. D., Eder C., Molnar-Lang M., Lelley T. Genetic mapping of sequence-specific PCR-based markers on the short arm of the 1RS/1BS wheat-rye translocation // Euphytica. – 2003. – P. 243–250.

8. Röder M. S., Wendehake K., Korzun V., Bredemeijer G., Laborie D., Bertrand L., Isaac P., Rendell S., Jackson J., Cooke R. J., Vosman B., Ganal M. W. Construction and analysis of a microsatellite-based database of European wheat varieties // Theor Appl Genet. – 2002. – P. 69-72.