Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Анализ наследования и локализация генов устойчивости ржи к бурой ржавчине

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Анализ наследования и локализация генов устойчивости ржи к бурой ржавчине"

На правах рукописи

БАРАНОВА Ольга Александровна

АНАЛИЗ НАСЛЕДОВАНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ РЖИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ

Специальность: 06.01.11 - защита растений 03.00.15-генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор биологических наук Андрей Петрович Д митриев доктор биологических наук Ольга Сильве строена Афанасенко кандидат биологических наук Николай Александрович Про воров

ГНЦРФ

Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова

Зашита состоится "8й июля 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений по адресу: 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, Д~3.

Факс: 470-51-10. Е-таП: у1гг$рЬ@таНЗЗЗсот

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений.

Автореферат разослан * ......2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кащцщат биологических наук

Г. А. Наседкина

ZZÖS^S'^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рожь является одной из основных продовольственных культур России. Различные, заболевания, вызываемые грибными патогенами, в том числе и бурая ржавчина значительно снижают урожай зерна ржи. Так, вредоносность бурой ржавчины (возбудитель - Puccinia dispersa Eriks et E.Henn.) в годы эпифитотии на посевах длинностебельной ржи может достигать 30-40%, а на посевах короткостебельной - до 80%.

В свете этого, изучение иммунитета ржи является одной из главных задач, входящих в стратегию селекции устойчивых сортов, успешное создание которых возможно только на основе знания закономерностей генетического контроля устойчивости, идентификации и картирования генов, контролирующих признак.

Однако изучению генетики устойчивости ржи к грибным заболеваниям, в том числе к бурой ржавчине, посвящено незначительное количество работ. Известно, что культурная рожь (Seeale cereale L ) обладает собственным генетическим потенциалом устойчивости, выявлено небольшое количество эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине, которые наследуются олигогенно и доминантно. Только несколько генов устойчивости локализованы на 1R и 6R хромосомах ржи.

Изучение генетики ржи в целом и генетики устойчивости к грибным заболеваниям в частности, сдерживается перекрестным характером опыления ржи и существующей у этого вида строгой системой гаметофитной самонесовместимости. Эти фудности можно преодолеть, используя в генетическом анализе автофертильные инбредные линии ржи, несущие мутации автофер-тильносги (sf - мутации). Большая коллекция таких линий создана и поддерживается в лаборатории генетики растений Биологического НИИ Санкт-Петербургского Государственного Университета (БиНИИ СПбГУ). Известны морфологические, биохимические и молекулярные маркеры всех семи хромосом гаплоидного набора ржи, определены группы сцепления, что позволяет вести работу по локализации генов устойчивости.

Таким образом, малочисленность сведений по генетике устойчивости ржи к бурой ржавчине и необходимость этих знаний для селекции устойчивых сортов позволяют считать подробное изучение генетической природы устойчивости, локализацию и картирование генов устойчивости актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель работы - определение генетической детерминации наследования специфической устойчивости ржи к бурой ржавчине и картирование генов устойчивости на хромосомах ржи.

Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

1. Выявить естественный генетический потенциал устойчивости ржи к бурой ржавчине на основе изучения коллекции авто-фертильных линий.

2. Определить закономерности наследования устойчивости

Мъ-Ч

3. Провести локализацию генов устойчивости к бурой ржавчине на хромосомах ржи.

4. Составить карты участков хромосом ржи, несущих гены устойчивости.

Научная новизна. Впервые в России проведена локализация генов устойчивости. Ряд генов локализован на 1R и впервые на 5R хромосомах ржи Выявленные 1ены картированы с использованием изозимных маркеров и мутаций автофертильности. Рассчитаны теоретически ожидаемые расщепления по устойчивости с учетом частоты рекомбинации между локусом несовместимости и геном (генами) устойчивости для случаев как однолокусного, так и многолокусного контроля устойчивости.

Практическая значимость работы. Картирование генов устойчивости на конкретных хромосомах ржи позволяет целенаправленно вовлекать их в селекцию обычных и, особенно, гибридных сортов ржи, а также использовать полученные данные для переноса генов в пшеницу и тритикале. Теоретически рассчитанные расщепления могут быть использованы при изучении генетики болезнеустойчивости ржи для правильной интерпретации получаемых результатов и как первичный показатель для локализации выявленных генов устойчивости Лабораторная методика отбора наиболее устойчивых растений может быть рекомендована как быстрый способ повышения устойчивости уже существующих сортов ржи.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на международных конференциях: "Sustainable Systems of Cereal Crop Protection against Fungal Diseases as the Way of Reduction of Toxin Occurrence in Food Webs" (Чехия, 2001 год), "Первая Всероссийская конференция по иммунитету растений к болезням и вредителям" (Санкт-Петербург, 2002) и "Disease Resistance in Plant Pathology" (Чехия, 2002).

Публикация результатов исследования. Материалы исследований опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, заключения, выводов, списка литературы, включающего 176 работ, в том числе 102 на иностранных языках и приложения. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, содержит 45 таблиц и 35 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение

Обоснована актуальность темы.

Глава 1. УСТОЙЧИВОСТЬ РЖИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ (обзор литературы)

Приведены сведения по истории возделывания и биологии ржи, по биологии и вредоносности патогена. Рассмотрены современные направления селекции ржи на болезнеустойчивость и основные данные по генетике устойчивости ржи к бурой ржавчине Описана проблема картирования генов

ржи, в том числе генов устойчивости, с использованием разнообразных маркеров. Сформулированы цель и задачи исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исходным материалом служили автофертильные инбредные линии ржи (304 линии) из коллекции лаборатории генетики растений БиНИИ СПбГУ, предоставленные А.В Войлоковым.

В работе использовались полученные автором межлинейные гибриды (18 гибридов) и гибриды Fi (41 гибрид), полученные О. В. Солодухиной методом многократных беккроссов гетерозиготного, устойчивого растения на восприимчивый сорт Ильмень, и в последнем скрещивании на автофертильные линии 5 и 8.

Для оценки на устойчивость инбредные линии ржи из коллекции БиНИИ СПбГУ и гибриды, выращивались в лабораторных и тепличных условиях. Изученные гибриды F, после яровизации высаживали в поле и посредством самоопыления получали F2.

Монопустульные изоляты выделяли из популяций возбудителя бурой ржавчины, полученных из разных регионов России, а так же Германии, и размножали на отрезках листьев ржи сорта Волхова. Размножение клонов и оценку устойчивости линий и гибридов к возбудителю ржавчины (Р. dispersa ) проводили по лабораторной методике культивирования возбудителя (Михайлова, Квитко, 1970) в фазу от проростков до кущения. Учет поражения проводили на 7 - 9 день после заражения по пятибалльной шкале (0 -4) Е. В. Mains и H S. Jackson (1926).

Изозимы экстрагировали из листьев растений в фазе кущения в 0,1 M Трис-HCl буфере (рН=8,0), содержащем 0,5М сахарозы, 0,1% аскорбиновой кислоты и 0,1% гидрохлорида цистеина (Sako, Stachmann, 1972). Полученные гомогенаты центрифугировали в течение 15 мин. при 10000 х g и Т = 0°С. Супернатант использовали для нанесения на стартовые позиции при электрофорезе или изоэлектрическом фокусировании.

Разделение изоферментов (кроме эстеразы и пероксидазы) проводили в аппаратах для электрофореза с вертикальными пластинками геля. Для малат-дегидрогеназы (MDH) использовали 5% полиакриламидный гель, для эндо-пептидазы (ЕР), лейцинаминопептидазы (LAP), бета-глгокозидазы (ß -GLU), диафоразы (DIA) и фосфоглюкозоизомеразы (РС1) - 6%, а для аспартатами-нотрансферазы (ААТ) и супероксиддисмутазы (SOD) -7,5% гель. Гелевые пластины приготовляли при использовании Трис-HCl (рН=8,9) как гелевого буфера и Трис-глицина (рН=8,3) как электродного буфера (Маурер, 1971).

Пероксидазы (PRX) и эстеразы (EST) разделяли с помощью изоэлек-трического фокусирования в тонкослойной полиакриламидной пластинке с интервалом pH 3,6-10 по методике, описанной П. Велингом (1986). Изофер-менты выявляли по стандартным методам с некоторыми модификациями (Beauchamp, Fridovich, 1971; Brown et al., 1978; Wehling, 1986).

Использовали также морфологические маркеры - отсутствие воскового налета на растении (w) и короткостебельность (dw).

Соответствие фактических расщеплений по генам, вовлеченным в анализ, теоретически ожидаемым соотношениям проверяли на основе значения X2 (для признаков с доминантным проявлением). Анализ сегрегационного поведения иэозимных маркеров с кодоминантным проявлением и тест на на-личие-отсутствис сцепления проводили методом разложения общего у„2, оценивая значения соответствующих компонентов (Wehling, 1986). Расчет частоты рекомбинации и ее статистической ошибки (г ± sr%) выполнялся на основе метода максимального правдоподобия (Allard, 1956). Вычисления осуществляли с помощью программы RECOMB (автор - М.И Рахман). Сцепление кодоминантных и доминантных маркеров с sf - мутациями устанавливали на основе критериев гаметической селекции (Weber, Wricke, 1994). В случае однотипных расщеплений в разных семьях Р2 данные объединялись после проверки их на однородность с помощью критерия %2 ПРИ Р > 0,05 Также использовали t - критерий Стьюдента (Плохинский, 1961).

Глава 3. ГЕНЕТИКА УСТОЙЧИВОСТИ РЖИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ

3.1. Выявление генофонда устойчивости ржи

Осуществлена оценка 304 инбредных линий ржи из коллекции Би-НИИ к 27 клонам бурой ржавчины, выделенным из петергофской популяции. Выявлено, (рис 1), что 59,19% линий обладает устойчивостью к большинству использованных клонов Р dispersa (от 40 до 100%).

19,54

821,71

В 14,14

□ 20,06

Н 10,85

В 14,14

□ % линий, устойчивых к 100% клонов

В % линий, устойчивых к 98 - 81% клонов

0 % линий, устойчивых к 80 - 60,9% клонов

В % линий, устойчивых к 60 - 40,9% клонов

В % линий, устойчивых к 39,1 - 20,8% клонов

■ % линий, устойчивых к 20 - 5% клонов

■ % линий, восприимчивых ко всем, использованным клонам

Рис. 1. Устойчивость автофертильных линий ржи к бурой ржавчине

Для получения межлинейных гибридов Р| и изучения генетики устойчивости, на основе результатов анализа коллекции, отобраны линии, различающиеся по реакции на заражение.

При оценке коллекции на устойчивость обнаружена неоднородность некоторых линий ржи по признаку устойчивости к клонам гриба. В связи с выявленной гетерогенностью продолжен инцухт этих линий для получения

гомозиготных по устойчивости к бурой ржавчине форм, что значительно облегчит дальнейшее изучение генетики устойчивости ржи.

Проведенная работа подтвердила наличие у культурной ржи генетического потенциала устойчивости, который можно использовать в селекции. Насыщение сорта растениями с повышенной устойчивостью может существенно снизить степень его поражения Проведен модельный опыт по повышению устойчивости к бурой ржавчине сорта Волхова. В лабораторных условиях осуществлен отбор растений, устойчивых к нескольким, наиболее распространенным клонам гриба и, после переопыления отобранных растений, создана новая сортовая популяция, в 2 раза менее поражаемая паразитом, чем исходный сорт (рис. 2).

июнь июль дата

Рис. 2 Среднее развитие болезни на делянках исходной сортовой популяции сорта Волхова и в популяции отобранных по устойчивости растений

того же сорта

3.2. Анализ гибридов Fi на устойчивость к клонам Puccinia dispersa

В результате проведенного анализа 59 гибридов Fi была получена их характеристика по устойчивости. Также, были отобраны устойчивые растения гибридов Fi, полученных как серия беккроссов, которые, исходя из схемы скрещивания, должны быть гетерозиготами по устойчивости.

3.3. Изоферментный анализ гибридов F]

Изоферментный анализ гибридов Fi проведен в лаборатории генетики растений БиНИИ СПбГУ. Все 59 гибридов Fi проанализированы на 8 ферментных систем, гены, контролирующие которые, локализованы в 1,2,3,4 и 6 хромосомах ржи. Определены генотипы гибридов Fi по аллельным вариантам изозимов с кодоминантным появлением. Произведен отбор гетерозигот Fi для дальнейшего анализа гибридов F2.

3.4. Анализ расщеплений гибридов F2 по устойчивости к клонам Puccinia dispersa

Всего изучено 10 гибридов - гибриды, полученные от скрещивания автостерильных растений на автофертильную линию 5 (№№ 6, 14, 29) и меж-

линейные гибриды (№№ 44р2, 43р5, 46, 53, 54, 59 и 61). Некоторые клоны гриба, использованные для первичного анализа родительских растений, сохранить в течение нескольких лет, требуемых для генетического анализа, не удалось в связи с отсутствием соответствующего оборудования Поэтому растения F2 оценивали как исходными клонами (7, 12, 21, 23, 25, 81), так и клонами, вновь выделенными из петергофской, дербентской и немецкой (61, DI, D2, 108, 137 и 152) популяций бурой ржавчины. Вместе с растениями гибридов F, на устойчивость оценивали и их родительские линии (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика родительских линий ржи

Линия sf-мутация Восприимчивость к клонам Puccinia dispersa

23 Di 7 21 81 152 108 25 12 137 61 D2

л5 S' (IR)* + + + + + + + + + - + +

лб s'(iR) + + + + + - - + + - - +

44/96 Zr (2R) - - - - + + + h + + - +

116/95 Tf(5R) h + + - - + + + - + + +

536/92 T' (5R) - + + + - + + - + + +

8/96 + + + - - - - + + + + -

445/92 Z1? (2R) h - + - - + + + + - + +

45/94 T' (5R) - - + + - + - + + - + +

450/92 T1 (5R) + + - - + + - + - + + -

532/92 T1 (5R) - - + + + + - + + - + +

21/96 T' (5R) - - - - - - - - + - + -

510/92 Zr(2R) h + - + + .. и i + - + + - + +

Примечание: "+" - восприимчивость;"-' - устойчивость, Ь - гетерогенность; * - хромосомная локализация мутации автофертильности.

Критерием неаллельности генов устойчивости при анализе расщеплений в F2 считали несовпадение реакций одного и того же растения к двум разным клонам гриба. Количество таких несовпадений достаточно велико и составляло от 20 до 78%.

Поскольку проведенные скрещивания независимы от генетических исследований проведенных ранее другими авторами, а тест на аллелизм с уже выявленными генами не проводили, для обозначения выявленных нами генов мы используем букву R (от - resistance) сопровождаемую номером использованного клона гриба. Так, ген R7 - означает ген, обуславливающий устойчивость к клону №7 возбудителя бурой ржавчины ржи.

Выявлен моногенный, дигенный и тригенный доминантный и рецессивный контроль устойчивости к клонам гриба. Полученные данные согласуются с результатами, полученными другими авторами, изучавшими расос-пецифическую устойчивость ржи (Musa et al., 1984; Musa, 1985; Scholz, Wehling, 1996; Солодухина, 2003).

Моногибридные расщепления представлены в таблице 2. Дигибридные и тригибридные расщепления, выявленные при анализе на устойчивость гибридов F2, представлены в таблице 3.

Таблица 2

Моногибридные расщепления по устойчивости к клонам Puccinia dispersa в инбредных семьях F2 межлинейных гибридов и гибридов между автостерильными растениями и автофертильными линиями

X Фактическое Теоретическое

Гибрид о расщепление расщепление у2 Р>

У в У в

29 (35 х л. 5) 12 76 19 3 1 1,267 0,500

14 (14/2 х л. 5(S')) D1 30 47 1 1* 3,753 0,100

6 (7/1 х л. 5(S')) 7 52 62 1 1* 0,877 0,500

29 (35 х л. 5(S )) 55 1 40 1 1* 2,368 0,200

46 (536/92 х 8/96) 23 26 53 1 3 2,637 0,200

43р5 (116/95 х 21/96) 62 30 3 1 2,841 0,100

6 (7/1 х л. 5) 32 72 1 3 1,846 0,200

59 (450/92 х 532/92) 21 40 1 3 2,891 0,100

43р5 (116/95 х 21/96) 21 66 1 3 0,034 0,850

53р10р3 (л. 6 х 450/92) 21 62 21 3 1 0,004 0,850

61 (510/92 х 445/92) 79 22 3 1 0,558 0,500

29 (35 х д. 5) 81 73 21 3 1 0,355 0,750

43р5 (116/95 х 21/96) 14 64 1 3 2,068 0,200

29 (35 х л. 5) 78 17 3 1 2,558 0,200

43р5( 116/95 х 21/96) 17 71 1 3 1,515 0,250

29 (35 х л. 5) 108 70 24 3 1 0,014 0,850

14(14/2 х л. 5) 25 37 40 1 1 0,117 0,750

29 (35 х л. 5) 73 21 3 1 0,355 0,750

6 (7/1 х л. 5) 137 85 30 3 1 0,072 0,850

59 (450/92 х 532/92) 11 50 1 3 1,579 0,200

6 (7/1 х л. 5) 61 90 25 3 1 0,652 0,500

53р10р3 (л. 6 х 450/92) 13 65 1 3 2,889 0,100

54 (44/96 х 116/95) 26 81 1 3 0,028 0,850

6 (7/1 х л. 5) D2 73 20 3 1 0,606 0,500

46 (536/92 х 8/96) 19 58 1 3 0,004 0,850

*Отклонение в расщеплении предположительно связано со сцеплением гена устойчивости с мутацией.

Расщепления 15:1 или 63 : 1 свидетельствуют о наличии у изучаемых родителей 2-3 независимых доминантных генов, обеспечивающих устойчивость соответственно к 2 - 3 имеющимся у клона ржавчины комплементарным генам авирулентности. Расщепления типа 7 : 9 и 37 : 27 свидетельствуют о том, что устойчивость родителей детерминируется рецессивными аллелями

соответственно 2 или 3 генов В двух случаях выявлен комплементарный характер взаимодействия генов (табл 3) Гипотезу наследования выбирали на основании проявления признака в F, гибридов, что описано в диссертационной работе.

Таблица 3

Дигибридные и тригибридные расщепления по устойчивости к клонам

Puccinia dispersa

X Фактическое Теоретическое

Гибрид о с; расщепление расщепление X Р>

bi У в У в

29 (35 х л 5) 23 86 9 15 1 1,685 0,200

61 (510/92 х 445/92) 58 49 9 7 0.182 0,750

44р2 (45/94 * 116/95) 64 44 9 7 0,397 0,750

54 (44/96 х 116/95) 105 2 63 1 0,065 0,850

61 (510/92 х445/92) 7 51 55 7 9 0,820 0,500

46 (536/92 х 8/96) 21 39 40 7 9 1,013 0,500

61 (5)0/92 х 445/92) 152 49 58 7 9 0,192 0,750

59 (450/92 х 532/92) 32 32 7 9 1,015 0,500

46 (536/92 х 8/96) 78 1 63 1 0,045 0,850

61 (510/92 х 445/92) 108 43 65 7 9 0,680 0,500

43р5 (116/95 х 21/96) 47 53 7 9 0,429 0,750

61 (510/92 х 445/92) 25 44 64 7 9 0,397 0,750

59 (450/92 х 532/92) 21 39 7 9 1,867 0,200

43р5 (116/95 х 21/96) 64 36 37 27 1,570 0,200

6 (7/1 х я. 5) 12 42 62 7 9 0,479 0,500

44р2 (45/94 х 116/95) 98 9 15 1 0,853 0,500

54 (44/96 х 116/95) 101 7 15 1 0,010 0,850

44р2 (45/94 * 116/95) Dl 61 46 37 27 0,028 0,850

43р5 (116/95 х 21/96) 56 38 37 27 0,120 0,750

61 (510/92 х 445/92) 48 59 7 9 0,054 0,850

При анализе расщепления гибридов Р2 обнаружены отклонения от стандартных соотношений, предположительно связанные со сцеплением изучаемого гена устойчивости и мутантного локуса несовместимости. В работе выявлены нестандартные соотношения по устойчивости 1 : 1, 5 : 7 и 9:15.

Автостерильность у ржи контролируется комплементарно взаимодействующими гаметофитными генами Б, Ъ и Т, с серией множественных аллелей по каждому гену, локализованными в 1Я (Б), 211 (Т) и 5Я (Т) хромосомах, соответственно. Автофертильные формы ржи несут мутантные неактивные аллели генов несовместимости. При скрещивании автофертильной линии с авюс!срильной формой, либо автофертильных линий, несущих мутации в разных локусах, образуются гетерозиготы типа в*??" (или 8г8"7.г7т), где п, ш - любая активная аллель гена 8, а мутация автофер-

тильности. При самоопылении таких гибридов оплодотворение получается только за счет 50% (или 75%) пыльцевых зерен, несущих Sr аллель (аллели) Это приводит к отклонениям от менделевского расщепления по маркерам, сцепленным с локусом несовместимости.

Эти случаи (1:1,2:1,5:1) хорошо изучены (Смирнов, Соснихина, 1984; Войлоков и др., 1994; Weber, Wricke, 1994) для ряда моногенно наследуемых изоферментных и морфологических маркеров.

При анализе генетики устойчивости обычна ситуация, когда родительские растения содержат несколько доминантных генов устойчивости, а используемые для оценки клоны паразита несколько генов авирулентности. Это приводит к расщеплениям по типу полимерии, хотя обусловлено лишь тем, что каждый ген устойчивости по отдельности защищает от любого клона с комплементарным геном авирулентности.

Исходя из этого, в сочетании с закономерностями генетики самонесовместимости ржи, в расщеплениях по устойчивости возможны различные отклонения от простых моногенных формул. Поэтому в работе рассмотрены возможные теоретические расщепления по устойчивости для случаев сцепления генов устойчивости с мутантным локусом несовместимости (табл. 4)

Видно, что при анализе генов, сцепленных с локусами самонесовместимости, такие соотношения как 3 : 1 и 1 : 1 могут возникать не только при моногенном, но и при дигенном наследовании устойчивости. В ряде случаев невозможно сделать вывод о доминировании гена устойчивости, поскольку сочетание одного доминантного и одного рецессивного гена дает такое же расщепление (5 : 3), как и сочетание двух рецессивных генов. Следует иметь в виду, что величина сцепления генов устойчивости с локусом самонесовместимости может быть различной, а это еще более отклоняет расщепление как от менделевского, так и от теоретического.

У гибридов №№ 29 и 6, полученных от скрещивания устойчивого автостерильного растения на автофертильную инбредную линию 5, расщепление по гену, контролирующему устойчивость к клону бурой ржавчины № 7 -1 : 1 (табл. 2). Исходя из того, что линия 5 несет мутацию автофертильности Sf в 1R хромосоме ржи (Войлоков и др., 1994), можно предположить, что преобладание генотипа автофертильной линии связано со сцеплением рецессивной аллели гена устойчивости с мутацией автофертильности.

Подтверждением сцепления генов устойчивости с мутациями автофертильности, явилось выявление их сцепления с изозимными маркерами локу-сов несовместимости. Выдвинутое на основе полученных расщеплений предположение о сцеплении генов R7, R25 и RDI с Sf локусом подтверждается анализом совместного наследования генов устойчивости к клону 7 и Ргх7 -изозимного маркера локуса несовместимости S. Это относится и к предполагаемому сцеплению генов устойчивости к клонам 25 и D1 с S локусом у гибрида № 14 (табл.2).

Таблица 4

Возможные расщепления по устойчивости к бурой ржавчине ржи в ин-бредных семьях Р2 с учетом влияния мутаций автофертильности

Тип скрещивания Гены устойчивости родителя Сцепление с локусом самонесовместимости Теоретически ожидаемое расщепление в Р2 У : В

При полном сцеплении При неполном сцеплении

Автостерильное растение х Автофер-тиль-ная линия (или Г|) Я,(г,)ВГ 1 • 1 1 +р- 1 -р

я,я," 7 : 1 7 + р- 1 -р

Я,г2 К.в," 5 : 3 5-Зр З+Зр

Г|Г2 г,в,1 5:3 5-Зр.З+Зр

г.З,1 7: 1 7-р:1+р

Автофертильная линия х автофертильная линия (мутации автофертильности в разных локусах) я. Я.в,' 5 : 1 5-р.1+р

2 : 1 2 + р: 1 -р

я,я2 11.1 11 + р2 ■ 1 - Р2

1^2 , Я25г 11:1 11 + р, : 1 - р,

Я^!, г282 11:1 11 - 2р, . 1 + 2Р1* 11 - р2 1 + р2 И -2р,р2 . 1 +2р,р2

Г|Г2 Г|5|", г282' 5 : 7 5 + 2р, : 7-2р,* 5 - р2 . 7 + р2 5 . 7

Г|Я2 г^!*1, Я282" 3 : 1 3 : 1* 3 + р2' 1 - р2 3+2р,р2 : 1 - 2р,рг

Я,Я2 23 : 1 23-р, : 1 + р,

Я.Я2 11:1 11 +р, : 1 -р,

Я,г2 21 : 3 21 - Зр, :3+3р,

Я|Г2 № 3 : 1 3 +р, : 1 - р.

г,Я2 19:5 19 + р, :5-р,

ПЯ2 г,Б,1 5 : 1 5 - р, : 1 +р,

г,г2 г.Б," 9 : 15 9 + Зр, : 15-Зр,

г,г2 1 : 1 2-р, :2 + р,

Примечание. Я - доминантная устойчивость, г - рецессивная устойчивость, Б] и Бг - разные локусы самонесовместимости; р) - величина сцепления с мутацией автофертильности первого гена устойчивости, р2- второго; Б"-активный аллель локуса самонесовместимости, Б1- мутантный аллель ло-куса самонесовместимости. *Первая строка - при р2 = 0, вторая - при Р1 = 0, третья - при р! и рг/О. **3десь и ниже Я2 и 82 наследуются независимо.

Проведенное изучение отклонений от менделевских расщеплений необходимо не только для правильной интерпретации получаемых данных по генетике устойчивости, но и для адекватного расчета величины сцепления изучаемых генов устойчивости с маркерными генами, их локализации и картирования. Дальнейшее изучение немоногенных расщеплений по устойчивости требует подбора клонов гриба, несущих но одному гену (а)вирулентности, что является предметом будущих исследований.

Глава 4. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ НА ХРОМОСОМАХ РЖИ

Для анализа совместного наследования генов устойчивости, морфологических и изозимных маркеров использовали те гибридные комбинации, которые давали моногенное расщепление по анализируемым признакам

4.1. Анализ расщеплений гибридов Ргпо аллельным вариантам изозимов и морфологическим маркерам

Расщепления по изоферментным и морфологическим маркерам в ин-бредных семьях межлинейных гибридов Р2, представлены в таблице 5.

В связи с возможными вышеописанными отклонениями от стандартного расщепления 1:2-1 по маркерным генам из-за явления селективного оплодотворения для каждого гибрида и для объединенных данных рассчитывалось значение %2 для проверки соответствия моногибридному расщеплению. Для маркеров с кодоминантным появлением в таблице представлен х2| 2 ь разложенный на компоненты и (табл. 5). Компонентом разложения х21 проверяется равенство частоты гетерозиготного класса 0,5. Компонентом %22 оценивается равенство частот гомозиготных классов.

Отклонения от моногибридного соотношения 3 : 1 также оценивали методом х2 с точки зрения возможного сцепления этих локусов с мутациями автофертильности в 8, Ъ и Т локусах.

Проведенный анализ показал у гибридов №№ 46, 53р10р3, 59 соответствие расщепления по анализируемым маркерам соотношениям 3 : 1 для маркеров с доминантно - рецессивным проявлением и 1:2:1 для маркеров с кодоминантным проявлением. Отклонения в расщеплении, возможно связанные с гаметической селекцией наблюдали у гибрида 61 по морфологическому маркеру (табл. 5).

Полученные в ходе анализа расщепления по изоферментным и морфологическим маркерам в инбредных семьях ?2 гибридов между автостерильными растениями и автофертильными линиями представлены в таблице 6.

Таблица 5

Расщепления по изоферментным и морфологическим маркерам в инбредных семьях Р2 гибридов между автофертильными линиями

Гибрид Локус Число растений Р2 с генотипом (фенотипом) X2 1:2:1 V- 2 х2 (1) у= 1 х2 (2) У= 1 X2 3:1 1 (2:1) х2 5:1 у= 1

А1А1* А1А2 А2А2

А- аа

536/92 (Тг) х 8/96

46 Р»2 19_ 46 11 5,05 3,37 1,68

Еб17/8 61 18 0,21

Еб12 52 25 2,29

57 22 0,34

л.6 (8Г) х 450/92 С!')

53р1ОрЗ (объединенные данные) 8оё2 18 40 26 1,71 0,19 1,52

Аа12 18 41 22 0,41 0,01 0,40

Аа13 21 29 13 3,35 0,78 2,57

ЕяИО 16 48 17 2,80 2,78 0,02

р-аи 14 70 3,11

55 22 0,52

510/92(гг)х445/92(2г?)

61 1 71 36 1 | 4,26** 1 (0,00) 22,2 **

450/92(Тг) х 532/92(ТГ)

59 Э | 48 13 | | | 0,44 |

*А1 - аллель гена, свойственная первому родителю, А2 - аллель гена, свойственная второму родителю; **значение х2 > критического значения 3,84 при V = 1.

Ожидаемые резкие отклонения от соотношения 1 : 2 : 1 по маркеру Ргх7, связанные с тесным сцеплением последнего с Б локусом (0-2 сМ) (\Упске, Wehlmg, 1985), наблюдали у гибридов №№ 14, 6, 29 (табл. 6), полученных от скрещивания устойчивых автостерильных растений на автофер-гильную линию 5, несущую мутацию автофертильности в Б локусе.

4.2. Анализ совместного наследования изоферментных локусов, морфологических маркеров и генов, контролирующих устойчивость к клонам возбудителя бурой ржавчины

Анализ показал как независимое, так и сцепленное наследование генов устойчивости к разным клонам гриба.

Три гена, детерминирующих доминантную устойчивость -1121, Я23 и 1Ш2, а также гены, детерминирующие рецессивную устойчивость - г61, г7, г81, г! 52, г137, г23 и гП2 наследовались независимо от других генов, взятых в

анализ Например, у гибрида 53р10р3 при анализе совместного наследования генов Я21 и г61 не выявлено их сцепление с маркерами из 2Я, ЗЯ, 51* и 6Я хромосом ржи. Гены устойчивости и морфологические маркеры, использованные в работе, наследуются также независимо.

Таблица 6

Расщепления по изоферментным и морфологическим маркерам в ¥2 гибридов между автостерильными растениями и автофертильными линиями

Гибрид Л о кус Число растений F2 с генотипом (фенотипом) х2 1:2:1 v= 2 х2 (О V— 1 X2 (2) v= 1 *""' .■

А1А1* А А1А2 А2А2 аа

14/2 х л.5 (Sr)

14 Ргх7 35 134 2 30,8*** 0,13 30,7**

Est6/9 49 23 1,85

7/1 х л.5 (Sf)

6 Est4 30 41 17 4,25 0,41 3,84

Prx7 50 46 0 52,3*** 0,17 52,1**

Est6/9 29 73 0,64

EstlO 69 25 0,13

35 х л.5 (Sf

29 Prx7 50 42 2 50,1*** 1,06 49,0**

Est6/9 64 31 2,95

*А1 - аллель гена, свойственная автофертильной линии 5, А2- аллель гена, свойственная автостерильному растению; **значение х2 > критического значения 3,84 при v = 1; ***значение х2 > критического значения 6,0 при v = 2.

При анализе совместного наследования генов устойчивости и изозим-ных маркеров у гибрида № 14 гены устойчивости локализованы на 1R хромосоме, а у гибридов №№ 29 и 6 - на 1R и 5R хромосомах ржи.

« Выявлено сцепленное наследование генов устойчивости, принадлежа-

щих к одной группе сцепления, при этом частота рекомбинации варьировала в зависимости от гибрида и изучаемых генов от 13,46 до 37,77%.

• В результате проведенной работы удалось подтвердить существование

в хромосоме 1RS участка, несущего гены устойчивости к бурой ржавчине, расположенного на расстоянии около 30 сМ от локуса Ргх7 Кроме того, на том же плече выявлен еще один ген (R7), расположенный на расстоянии около 10 сМ от локуса Ргх7 Это подтверждает высказанное ранее предположение о кластеризации генов устойчивости к клонам ржавчины в геноме ржи (Солодухина, 2003).

При анализе гибридов № 6 и № 29 выявлено сцепление генов устойчивости с локусами эстеразы, локализованными в хромосоме 5R, а именно с Est6/9 и Est4 у гибрида № 6 и с Est6/9 - у гибрида № 29

У гибрида № 29 с локусом Est6/9 сцеплен ген R152, у гибрида № 6 с локусом Est6/9 сцеплен ген R137, а с локусом Est4 - ген устойчивости R61. Таким образом, гены устойчивости к бурой ржавчине (R152, RI37, rDl и R61) впервые локализованы на 5R хромосоме ржи.

4.3. Построение карт участков 1R и SR хромосом ржи

Получены данные по величине сцепления генов устойчивости с другими, вовлеченными в анализ локусами (табл. 7), что позволяет построить карты изученных участков 1R и 5R хромосом для ряда проанализированных гибридов. Гибрид № 14

У гибрида № 14, полученного от скрещивания устойчивого автосте-рипьного растения образца ржи "Иммунная 4" и автофертильной линии 5, несущей мутацию автофертильности в Sf локусе, найдено сцепление генов доминантной устойчивости RDI и R25 друг с другом, а также с мутацией автофертильности Sf и с изозимным маркером Ргх7.Локусы S и Ргх7, локализованы в прицентромерной районе на коротком плече 1R хромосомы (Voilokov et al, 1994; Senft, Wricke, 1996). Можно заключить, что гены устойчивости RDI и R25 локализованы на 1R хромосоме ржи и предположить следующий возможный порядок генов: RDI - Prx7 - S - R25. Гибрид №29

У гибрида № 29, полученного от скрещивания автостерильного, устойчивого растения образца "Элбон" и автофертильной линии 5, несущей мутацию автофертильности в S локусе, также найдено сцепление пяти генов, детерминирующих доминантную устойчивость к клонам ржавчины - R7, R12, R81, R108 и R25 с изозимным маркером Ргх7. Кроме того, выявлено сцепление R7 с Sr мутацией, что подтверждается тесным сцеплением данного гена с Ргх7 - изозимным маркером S локуса. Значение частоты рекомбинации между Sf локусом и Ргх7, найденное для этой гибридной комбинации соответствует литературным данным. Исходя из полученных частот рекомбинации можно составить карту участка короткого плеча первой хромосомы ржи (рис.3).

1RS 32,4 ± 5

R12 28 + 5

R81 15 ±3,6 S

11,5±3 3,7±2,7

R7 Ргх7

13,5±3 22 ±4

28 ±5

Рис. 3. Карта участка хромосомы 1RS (гибрид № 29)

Таблица 7

Локализация генов устойчивости к клонам Puccinia dispersa ___на хромосомах ржи_____

Гибрид Хромосома Гены Частота рекомбинации

29 (35 x л.5) 1R Prx7 - Sf 3,7 ± 2,7%

R7 - S1 15,0 ±3,6%

Ргх7 - R7 11,50±3,4

Prx7 - R12 32,4 ± 5%

Prx7 - R81 28,13 ±5%

Prx7 - R108 29,39 ± 5%

Prx7 - R25 32,09 ± 5%

R12-R81 13,46 ± 3%

R81 -R108 26,25 ± 5%

R81 — R25 28,88 ± 5%

RI08-R25 20,54 ± 4%

29 (35 x л.5) 1R R12-R7 28,20 ± 5%

R81 -R7 22,14 ±4%

R108-R7 24,92 ± 5%

R25 - R7 26,85 ± 5%

5R Est6/9 -R152 28,63 ± 9%

6 (7/1 х л.5) 1R Prx7 - S' 0%

R7-Sf 8,7 ± 2,6%

Prx7 - R7 29,4 ± 5%

5R Est6/9 -R137 33,71 ±6%

Est6/9 - Est4 36,12 ±6%

R61 Est4 33,03 ± 5,9%

R137-R61 24,47 ± 4%

R137 - rDl 30,04 ± 8,8%

R61 - rDl 18,3 ±9,4%

14 (14/2 х л.5) 1 1R Prx7 - Sf 5,4 ± 2,6%

RDl -Sf 22,0 ± 4,7%

Prx7 - RDl 30,5 ± 6,3%

R25 - Sf 4 ± 2%

Prx7 - R25 35 ± 7%

Как видно из таблицы 7 почти все 1ены устойчивости у гибрида № 29 сцеплены между собой. Сцепление отсутствует только у гена R12 с генами R108 и R25. Можно предположить, что гены R108 и R25 вероятнее всего локализованы на длинном плече хромосомы 1R.

Маркеры Ргх7 и S локализованы в ирицентромерной области хромосомы 1R (Voilokov et al., 1994; Senft, Wricke,1996, Borner, Korzun,l997; Voilokov et

al, 1997) По сравнению с дистальными участками хромосомы в прицентро-мерной области отмечается пониженная частота рекомбинации, приводящая к своеобразной кластеризации генов Пониженной частотой рекомбинации в прицентромерной зоне можно объяснить то, что расстояние между генами R108 и R25 (20,5±4 сМ) гораздо больше, чем между ними и генами R12, R81, R7 и Ргх7 (табл. 7).

На 5R хромосоме ржи у гибрида № 29 найдено сцепление гена, детерминирующего доминантную устойчивость к клону 152 (R152) и изозимного маркера длинного плеча пятой хромосомы Est6/9. Так как в данном случае ген R152 не сцеплен с другими маркерами из 5R хромосомы, то нельзя определить его положение относительно Est 6/9. Гибрид № 6

Гибрид получен от скрещивания автостерильного источника устойчивости Новозыбковская 4 на автофертильную линию 5 (Sr). У гибрида найдено сцепление генов устойчивости с маркерами как из 1R, так и из 5R хромосом ржи.

На 1R хромосоме локализован ген, детерминирующий доминантную устойчивость к клону 7 - R7 на основании выявленного сцепления данного гена с мутантным локусом S и изозимным маркером Ргх7. Найденное абсолютное сцепление Sf локуса и Ргх7 (г = 0%) полностью совпадает с ранее полученными данными (Gertz, Wricke, 1989).

У гибрида № 6 найдено сцепление генов, детерминирующих доминантную устойчивость к клонам 137 и 61 (R137 и R61) с изозимными маркерами Est6/9 и Est4, друг с другом и с геном, детерминирующим рецессивную устойчивость - rDl (табл. 7). Поскольку изозимные маркеры Est6/9 и Est4, согласно литературным данным, локализованы на длинном плече хромосомы 5R (RS RL): Est4 - Est6/9 (Wehling, 1986; Priyatkina et al., 1994), то все три гена устойчивости (R137, R61 и rDl), соответственно, были локализованы в хромосоме 5R.

Исходя из частот рекомбинации, можно представить следующий возможный порядок генов (рис. 4).

5RL Est6/9 R137 R61 Est4

25,43 ± 4,8

33,71 ±6 33,03 ± 5,9

36,12 ± 6

Рис. 4 Карта участка хромосомы 5RL (гибрид № 6).

Надо отметить, что в данном случае, так как отсутствует аддитивность, возможно, имеет место сильная отрицательная интерференция.

Величина частоты рекомбинации между генами Еб16/9 и Еб14, полученная в настоящей работе (36,12 ± 6%), близка к ранее полученному значению (22,9%) для этой пары генов (Рпуа1кта е1 а!.,1994).

Можно заключить, что порядок генов Ргх7 и S на коротком плече первой хромосомы по обобщенным данным анализа гибридов №№ 14, 29 и 6 таков (1RS -» IRL): Prx7 - S, что соответствует ранее полученным данным (Егорова и др , 2000). Расстояние между Ргх7 и S с учетом величины ошибки, соответствует для всех трех гибридов №№ 14, 29 и 6 литературным данным (Gertz, Wricke, 1989; Wricke, 1991).

У гибридов №№ 29 и 6 ген R7, детерминирующий доминантную устойчивость к клону 7, локализован на коротком плече первой хромосомы. В обоих случаях можно предположить следующий порядок генов (1RS -» IRL)- R7 - Prx7 - S. Частота рекомбинации между геном R7 и S локусом колеблется от 8,7 ± 2,6% (у гибрида №6) до 15,0 ± 3,6% (у гибрида №29), однако эти данные вполне сопоставимы Расстояние же между генами Ргх7 и R7 у этих гибридов составляют от 11,5 ± 3,4 сМ до 29,4 + 5,4 сМ в зависимости от гибридной комбинации. Из этого можно заключить, что в обоих гибридах устойчивость к клону 7 детерминирует это один и тот же доминантный ген.

У гибридов №№ 14 и 29 ген, детерминирующий доминантную устойчивость к клону 25 - R25 локализован на 1R хромосоме ржи и сцеплен с изо-зимным маркером Ргх7 с частотой рекомбинации - 35,0 ± 7% и 32,09 + 5%, соответственно. С другой стороны, величина рекомбинации между S1 локусом и R25 варьирует, в зависимости от гибридной комбинации, от сцепленного до независимого наследования.

Однако полученные сопоставимые величины рекомбинации между Ргх7 и R25, свидетельствуют, что это один и тот же ген, локализованный на длинном плече хромосомы 1R Можно представить следующий вероятный порядок генов (1RS -» IRL): Ргх7 - S - - - R25.

Выводы

1. У авгофертильных линий ржи выявлено 27 генов устойчивости к отдельным клонам возбудителя бурой ржавчины.

2. Показано, что лабораторный отбор растений, устойчивых к наиболее вирулентным клонам возбудителя бурой ржавчины позволяет повысить устойчивость сорта в поле.

3. Установлен монофакторный, двухфакторный и трехфакторный доминантный и рецессивный контроль расоспецифической устойчивости к бурой ржавчине. Выявлены не встречающиеся при обычном анализе устойчивости к ржавчине соотношения в расщеплениях по устойчивости у гибридов F2 связанные с влиянием мутаций автофертильности.

4. Впервые составлены теоретически ожидаемые расщепления по устойчивости с учетом частоты рекомбинации между локусом несовместимости и геном (генами) устойчивости для случаев как монофакторного, так и двух-факторного контроля устойчивости к клону ржавчины

5. Шесть генов устойчивости к клонам возбудителя бурой ржавчины локализованы на 1R хромосоме ржи.

6. Впервые на 511 хромосоме ржи, на основании сцепления с изозимными маркерами пятой хромосомы - Еэ1б/9 и Ев14, локализованы четыре гена устойчивости.

7. Определено, что пять генов, детерминирующих доминантную устойчивость образца Элбон, сцеплены друг с другом и с изозимным маркером хромосомы - Ргх7.

8. Составлены карты участков 1И. и 5Я хромосом с участием изозимных маркеров, мутаций автофертильности и генов устойчивости к клонам возбудителя бурой ржавчины.

Практические рекомендации

1. Рекомендуется использовать кластер генов устойчивости, картированных на т хромосоме образца Элбон, для селекции на устойчивость к бурой ржавчине обычных и гибридных сортов ржи, а также тритикале Для контроля наличия этого комплекса у производных образца Элбон в качестве маркера устойчивости предлагается использовать изозимный маркер Ргх7

2 Отбор наиболее устойчивых растений в лабораторных условиях рекомендуется как быстрый способ повышения устойчивости уже существующих сортов ржи.

3. Рассчитанные с учетом влияния мутаций автофертильности теоретические расщепления для случаев однолокусного и многолокусного контроля устойчивости следует учитывать при изучении генетики болезнеустойчивости ржи для правильной интерпретации полученных результатов и как первичный показатель для локализации выявленных генов устойчивости

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Дмитриев А П , Баранова О.А. Пути селекции ржи на устойчивость к бурой ржавчине в связи с биологией взаимоотношений хозяина и паразита // Научные проблемы создания новых сортов с.-х. культур, адаптированных к современным условиям производства и переработки. СПб., 1998. С. 67-70.

2. Войлоков А В , Гагкаева Т.Ю., Дмитриев А.П., Баранова О.А Устойчивость автофертильных линий озимой ржи к бурой ржавчине и фузариозу колоса // Бюлл. ВИЗР СПб., 1998 № 78-79. С. 59-63.

3 Baranova О.А , Dmitriev А P., Voylokov A.V , Solodukhina O.V. Mapping of resistance genes to brown rust in 5R chromosome of rye(Seca!e cereale L.) // Sustainable Systems of Cereal Crop Protection against Fungal Diseases as the Way of Reduction of Toxin Occurrence in Food Webs. Book of Abstracts. Agricultural Research Institute Kromeriz, Ltd.

2001. P. 33

4. Дмитриев А П., Баранова О.А. Повышение устойчивости ржи к бурой ржавчине // Доклады РАСХН. 2001. №5. С 22-24.

5 Баранова О.А., Дмитриев А.П., Войлоков А В., Солодухина О.В Влияние мутаций автофертильности на расщепление гибридов ржи по устойчивости к бурой ржавчине // Первая Всероссийская Конф по иммунитету растений к болезням и вредителям. СПб. - Пушкин,

2002. С 66 - 67.

6. Baranova О А , Dmitriev А.Р., Voylocov A.V., Solodukhina O.V. Problems of rye resistance to brown rust // Modern Problems of Cereal Resistance to Diseases. 2002. P. 257 - 258.

7. Baranova O.A , Dmitriev A.P., Solodukhina O.V., Voylocov A.V. Mapping of resistance genes to brown rust in 1R chromosome of rye (Secale cereale L) // Disease Resistance in Plant Pathology. Prague, 2002. P. 101.

8. Baranova О A., Dmitriev A P., Solodukhina O.V., Voylocov A.V. Mapping of resistance genes to brown rust in 1R chromosome of rye (Secale cereale L.) // Proc 6th Conf. EfPP. Prague. Plant Protection Science. V. 38 (Special Issue 2). 2002. P. 588-589.

Научное издание шгО-печат* ИННОВАЦИОННЫМ ЦЕНТР ЗАШИТ Ы РАСТЕНИЙ ЛиштяПЛД А? 69-253 Подписано к печати 4 нюня 2004 г Тираж 100

?

u

Б

РЫБ Русский фонд

2006-4 20995

А

13 ИЮГ2ШЙ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Баранова, Ольга Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. УСТОЙЧИВОСТЬ РЖИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ.

ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ. (Обзор литературы).

1.1. Селекция ржи на иммунитет.

1.1.1. Рожь как агрономическая культура.

1.1.2. Бурая ржавчина ржи и ее вредоносность.

1.1.3. Стратегия селекции ржи на иммунитет.

1.1.4. Использование ржи как источника устойчивости в селекции пшеницы.

1.2. Генетика устойчивости ржи к бурой ржавчине.

1.3. Локализация и картирование генов ржи.

1.3.1 Молекулярные и белковые маркеры хромосом.

1.3.2. Картирование генов ржи с использованием разнообразных маркеров.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Анализ наследования и локализация генов устойчивости ржи к бурой ржавчине"

Рожь (Secale cereale L.) является одной из важнейших продовольственных зерновых культур, особенно в Нечерноземной зоне России.

В последнее время прослеживается стойкая тенденция увеличения посевных площадей ржи и рост валового продукта. Однако, различные заболевания, в том числе и вызываемые грибными патогенами, такими как бурая ржавчина (возбудитель - Puccinia dispersa Eriks et E.Henn.), приводят к значительным потерям урожая. В свете этого, изучение иммунитета ржи является одной из основных задач входящих в стратегию селекции устойчивых сортов.

В то же время, изучению такого важного аспекта иммунитета ржи как генетика устойчивости к грибным заболеваниям, в частности к бурой ржавчине, посвящено незначительное количество работ. Это особенно заметно в сравнении с объемом отечественных и зарубежных исследований в области частной генетики этой культуры и генетики устойчивости других зерновых культур к болезням. До настоящего времени исследования генетики устойчивости ржи были сосредоточены на поисках и анализе высокоэффективных генов диких видов и переносу их в культурную рожь или в пшеницу. В то же время выяснено, что рожь сама обладает значительным потенциалом генов устойчивости, выявлено несколько эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине и определено, что выявленная устойчивость обычно наследуется олигогенно и доминантно.

Это дает возможность использовать естественный потенциал генов устойчивости ржи в селекции на иммунитет.

Изучение как генетики ржи в целом, так и, генетики устойчивости к грибным заболеваниям в частности, сдерживается перекрестным характером опыления ржи и существующей у этого вида строгой системой гаметофитной самонесовместимости. Это осложняет проведение гибридологического анализа, который, в том числе и по признаку устойчивости к болезням достаточно легко ведется у других видов культурных злаков, как, например, у пшеницы или ячменя.

Обнаружение мутаций автофертильности позволило преодолеть автостерильность и создать генетически однородные инбредные линии ржи, успешно использующиеся для изучения ее генетики, в том числе, генетики болезнеустойчивости (Смирнов, Соснихина, 1981, 1984; Смирнов, Войлоков, 1990; Priyatkina et al., 1994; Tan, Luig and Watson, 1976). Большая коллекция автофертильных линий имеется в лаборатории генетики растений БиНИИ СПбГУ. Существующие в БиНИИ инбредные линии ржи гомозиготны по большинству генов, что позволяет вести с ними работу также как и с самоопыляемыми культурами.

Кроме того, к настоящему времени найдены морфологические, биохимические и молекулярные маркеры всех семи хромосом гаплоидного набора ржи, определены группы сцепления, что позволяет вести работу по локализации генов устойчивости.

Это направление исследований имеет большое значение, так как знание о локализации генов устойчивости, их сцеплении с другими, в том числе и с хозяйственно ценными признаками, даст возможность целенаправленно создавать доноры устойчивости и, впоследствии, устойчивые сорта ржи.

В связи с вышесказанным, целью настоящей работы является определение генетической детерминации наследования специфической устойчивости ржи к бурой ржавчине и картирование генов устойчивости на хромосомах ржи.

Заключение Диссертация по теме "Защита растений", Баранова, Ольга Александровна

ВЫВОДЫ.

1. У автофертильных линий ржи выявлено 27 генов устойчивости к отдельным клонам возбудителя бурой ржавчины.

2. Показано, что лабораторный отбор растений, устойчивых к наиболее вирулентным клонам возбудителя бурой ржавчины позволяет повысить устойчивость сорта в поле.

3. Установлен монофакторный, двухфакторный и трехфакторный доминантный и рецессивный контроль расоспецифической устойчивости к бурой ржавчине. Выявлены не встречающиеся при обычном анализе устойчивости к ржавчине соотношения в расщеплениях по устойчивости у гибридов F2, связанные с влиянием мутаций автофертильности.

4. Впервые составлены теоретически ожидаемые расщепления по устойчивости с учетом частоты рекомбинации между локусом несовместимости и геном (генами) устойчивости для случаев как монофакторного, так и двухфакторного контроля устойчивости к клону ржавчины.

5. Шесть генов устойчивости к клонам возбудителя бурой ржавчины локализованы на 1R хромосоме ржи.

6. Впервые на 5R хромосоме ржи, на основании сцепления с изозимными маркерами пятой хромосомы — Est6/9 и Est4, локализованы четыре гена устойчивости.

7. Определено, что пять генов, детерминирующих доминантную устойчивость образца Элбон, сцеплены друг с другом и с изозимным маркером 1R хромосомы - Ргх7.

8. Составлены карты участков 1R и 5R хромосом с участием изозимных маркеров, мутаций автофертильности и генов устойчивости к клонам возбудителя бурой ржавчины.

Практические рекомендации.

1. Рекомендуется использовать кластер генов устойчивости, картированных на 1R хромосоме образца Элбон, для селекции на устойчивость к бурой ржавчине обычных и гибридных сортов ржи, а также тритикале. Для контроля наличия этого комплекса у производных образца Элбон в качестве маркера устойчивости предлагается использовать изозимный маркер Ргх7.

2. Отбор наиболее устойчивых растений в лабораторных условиях рекомендуется как быстрый способ повышения устойчивости уже существующих сортов ржи.

3. Рассчитанные с учетом влияния мутаций автофертильности теоретические расщепления для случаев однолокусного и многолокусного контроля устойчивости следует учитывать при изучении генетики болезнеустойчивости ржи для правильной интерпретации полученных результатов и как первичный показатель для локализации выявленных генов устойчивости.

В заключение автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, Андрею Петровичу Дмитриеву, за всестороннюю поддержку и неоценимую помощь на всех этапах выполнения работы.

Также хочется выразить огромную благодарность Анатолию Васильевичу Войлокову за предоставленный растительный материал, оборудование и реактивы, позволившие выполнить данную работу, а также помощь и консультации на всех ее этапах.

Автор благодарит Ольгу Владимировну Солодухину за предоставление гибридов Fi, послуживших одним из исходных материалов для данной работы и выражает глубокую признательность Виктору Георгиевичу Смирнову за оказанные ценные консультации.

Особо хочется поблагодарить дирекцию ВИЗР за предоставленную возможность выполнения работы и весь коллектив лаборатории микологии и фитопатологии за постоянную поддержку на всем протяжении ее выполнения.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Баранова, Ольга Александровна, Санкт-Петербург

1. Бурлов В.В., Артеменко Ю.П. Пенетрантность и идентификация генов устойчивости подсолнечника к ложной мучнистой росе (Plasmopara helianthi). / Генетика. 1983. Т.19. №5 С. 828 834.

2. Вавилов Н.И. Избранные произведения в двух томах. Л.: «Наука», 1967. T.1.424 с.

3. Войлоков А. В., Фыонг Ф. Т., Прияткина С. Н., Салтыковская Н. А., Немова И. А., Смирнов В. Г. Идентификация и локализация мутаций автофертильности у инбредных линий ржи // Генетика. 1994. Т.30. №8. С. 1057-1064.

4. Войлоков А.В., Гагкаева Т.Ю., Дмитриев А.П., Баранова О.А. Устойчивость автофертильных линий озимой ржи к бурой ржавчине и фузариозу колоса // Бюл. ВИЗР. 1998. № 78-79. С. 59-63.

5. Войлоков А. В., Прияткина С. Н. Сцепление генов, контролирующих морфологические признаки, с изозимными маркерами хромосом ржи // Генетика. 2004. Т.40. №1. С. 67 -73.

6. Глотов Н.В., Животовский А.А., Хованов Н.В., Хромов Борисов Н.Н. Биометрия. JL: «Изд-во ЛГУ», 1982. 264с.

7. Гончаренко А. А., Щадуро С. И., Ермаков А. А. Использование периодического отбора для повышения устойчивости ржи к грибным болезням // Бюлл. ВИР. 1987. В. 171. С. 11-14.

8. Гончаренко А. А., Шедуро С. И., Генгиури Н. Н., Филиппов С. Н. Выносливость сортов озимой ржи при поражении бурой ржавчиной // Совершенствование селекц.-генетических процессов зерновых культур в Нечерноземье. М. 1988. С. 194-204.

9. Гончаренко А.А., Шадуро С.И., Ермаков С.А., Семенова Т.В., Шараков А.А., Точилин В.Н. О селекции озимой ржи на групповую устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине.//Селекция и семеноводство. 1993. №4 С.9-13.

10. Гроховски Л. Современная методика селекции ржи с укороченным стеблем//Селекция ржи (материалы симпозиума ЕУКАРПИА). Л. 1990. С.5-9.

11. Дмитриев А .П., Тальчук JI. С., Серова 3. Я. Иммунологическая неоднородность и разнообразие сортов ржи по признаку устойчивости к бурой ржавчине // Микол. и фитопатол. 1982. Т.16. В.З. С.251-255.

12. Дмитриев А. П. Популяционная биология взаимоотношений возбудителей листовой ржавчины и культурных злаков // Автореферат дисс. На соискание ученой степени д. б. н. :ВИЗР. С-Петербург, 1995.37с.

13. Дмитриев А. П. Ржавчина овса. СПб. 2000.111с.

14. Дмитриев А. П., Баранова О. А. Повышение устойчивости ржи к бурой ржавчине // Докл. РАСХН. 2001. №5. С. 22-24.

15. Дмитриев А. П., Куликова О. А. Возможности использования естественного потенциала устойчивости ржи к бурой ржавчине // С.-х. Биология. 1984. N8. С.91-94.

16. Дьяков Ю.Т. Популяционная биология фитопатогенных грибов. М.: «Муравей», 1998 382с.

17. Дьяков Ю.Т. Типы устойчивости растений и их практическое использование // Типы устойчивости растений к болезням. Материалы научного семинара. С-Пб. ВИЗР. 2003. С. 5-9.

18. Егорова И.А. Идентификация мутаций автофертильности у инбредных линий ржи Secale cereale L., Петергофской генетической коллекции. Автореферат к.б.н., СПбГУ, 1999.

19. Егорова И.А., Войлоков А.В. Локализация мутаций автофертильности в S-локусе у инбредных линий ржи петергофской генетической коллекции // Генетика. 1998.а Т.34. №7. С. 1-6.

20. Егорова И.А., Войлоков А.В. Характеристика инбредных линий ржи по мутациям автофертильности в основных локусах несовместимости // Генетика. 1998.6 Т.34. №11. С. 1493-1499.

21. Егорова И.А., Пенева Т.И., Баранова О.А., Войлоков А.В. Анализ сцепления биохимических и морфологических маркеров 1R-, 2R-, и 5R-хромосом ржи с мутациями автофертильности в основных локусах несовместимости // Генетика. 2000. Т.36. №12. С. 1688-1696.

22. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. JL: «Колос», 1971. 751 с.

23. Жученко А.А., Король А.Б. Рекомбинация в эволюции и селекции. М.: «Наука», 1985.400 с.

24. Иванов А.П. Рожь. Л.: «Сельхозиздат», 1961. 331с.

25. Кобылянский В. Д. Проблемы селекции озимой ржи в условиях интенсивного земледелия // Труды приют, бот., генет., селекции. 1977. Т.59. №3. С.43-50.

26. Кобылянский В. Д. Селекция озимой ржи на устойчивость к мучнистой росе и бурой ржавчине // Труды прикл. бот.,генет.,селекц. 1978. Т.63. В2. С.86-91.

27. Кобылянский В. Д. Исходный материал для селекции ржи на устойчивость к грибным болезням. // Зерновые культуры интенсивного типа в Нечерноземной зоне РСФСР. Л., 1979, с. 27-31

28. Кобылянский В. Д. Рожь. Генетические основы селекции. М.: «Колос», 1982.271 с.

29. Кобылянский В. Д.(ред.). Рожь. Л. 1989.368 с.

30. Кобылянский В. Д., Солодухина О. В. Стратегия селекции озимой ржи на устойчивость к основным грибным болезням // Бюлл. ВИР. 1987. В. 171. С. 3-6.

31. Кобылянский В. Д., Белугина Н.О. Перспективы селекции короткостебельной тетраплоидной ржи // Селекция ржи (материалы симпозиума ЕУКАРПИА). Л. 1990. С. 92-95.

32. Корочкии Л.И., Серов О.Л., Пудовкин А.И. и др. Генетика изоферментов. М.: «Наука», 1977. 275 с.

33. Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры. М.: «Колос», 1983.319 с.

34. Конарев В.Г. Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений. Санкт-Петербург.: «изд.-во ВИР», 2001. 417 с.

35. Кузина М.Ф. Источники инфекции бурой ржавчины ржи // В кн. «Ржавчина хлебных злаков». М.: «Колос», 1975. С. 115-116.

36. Кузина М.Ф. Физиологическая специализация и некоторые биологические особенности возбудителя бурой ржавчины ржи Puccinia dispersa Erikss. et Henn. Автореф. дис. канд. биол. наук. М. ВНИИФ. 1976. 16 с.

37. Кунакбаев С. А., Лещенко Н.И. Селекция озимой ржи направления, методы и результаты. // Селекция, семеноводство и сортовая агротехника зерновых культур в Башкирии. / Уфа. 1991. С.4-20.

38. Лапиков Н.С., Кобылянский В.Д., Катерова А.Г. Результаты создания исходного материала для селекции гибридной ржи // Генетические ресурсы культурных растений. Международная научная конференция 1316 ноября 2001 г. Санкт-Петербург. ВИР. С. 334-335.

39. Михайлова Л. А. , Квитко К. В., Лабораторные методы культивирования бурой ржавчины. // Микол. и фитопатол. Т.4. №3. 1970. С. 269-273.

40. Михайлова Л.А. Генетика устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Типы устойчивости растений к болезням. Материалы научного семинара. С-Пб. ВИЗР. 2003. С. 45-57.

41. Назарова Л.Н. Бурая и стеблевая ржавчина ржи // Защита растений. 1990. №12. С. 10-11.9184

42. Пирсон К., Сидху Г. Генетика взаимоотношений в системе хозяин-паразит // Использование мутаций в селекции растений на устойчивость к болезням. Л. 1974. С. 15-27.

43. Планк ван. дер. Я. Устойчивость растений к болезням. М.: «Колос», 1972, 253 с.

44. Плохинский Н. А. Биометрия. Новосибирск.: "АНСИБ", 1961. 364 с.

45. Санин С. С., Черкашин В. И., Назарова Л. Н., Соколова Е. А., Стрижекозин Ю. А., Ибрагимов Т. 3., Неклеса Н. П. Фитосанитарная экспертиза зерновых культур (болезни растений). М., 2002.135 с.

46. Смирнов В. Г., Соснихина С. П. Изучение гетерозиготности растений популяции сорнополевой ржи и популяции сорта Вятка//Исследования по генетике. 1981. В.9. С.138-147.

47. Смирнов В.Г., Соснихина С.П. Генетика ржи Л.: «ЛГУ», 1984. 264 с.

48. Смирнов В. Г., Войлоков А. В. Автофертильные формы перекрестноопыляющихся растений и перспективы их использования в селекции // Селекция ржи (материалы симпозиума ЕУКАРПИА). Л. 1990. С. 19-27.

49. Солодухина О.В. Источники устойчивости к бурой ржавчине ржи // Селекция ржи (материалы симпозиума ЕУКАРПИА). Л. 1990. С. 88-91.

50. Солодухина О.В. Выявление генов расоспецифической устойчивости к бурой ржавчине среди сортов ржи // Генетика устойчивости растений к болезням и вредителям. Санкт-Петербург.1993. Т. 147. С. 8-13.

51. Солодухина О. В. Потенциал наследственной изменчивости ржи по устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе // Генетика. 1994. Т.ЗО. №10. С. 1352-1362.

52. Солодухина О. В. Генетическая характеристика образцов ржи по устойчивости к бурой ржавчине // Генетика.2002. Т.38. №4. С. 497-506.

53. Солодухина О.В. Генетические основы селекции озимой ржи на устойчивость к ржавчине и мучнистой росе // Автореферат дисс. на соискание уч. степ. д. б. н. СПб. 2003 36 с.

54. Солодухина О. В., Кобылянский В.Д. Генетическая детерминация устойчивости ржи к стеблевой ржавчине // Генетика.2000. Т.36. №5. С. 678-681.

55. Солодухина О. В., Кобылянский В.Д. Основные направления создания высоко устойчивых к ржавчине форм озимой ржи // Генетические ресурсы культурных растений. Международная научная конференция 1316 ноября 2001 г. Санкт-Петербург. ВИР. С. 425-426.

56. Суриков И.М. Несовместимость и эмбриональная стерильность растений. М.: «Агропромиздат», 1991.220 с.

57. Тихомирова М.М. Генетический анализ. JL: «ЛГУ», 1990. 280с.

58. Тютерев С. Л. Сельское хозяйство России. М.: «ФГИУ. РОСИНФОРММАГ-ротех», 2003. 56 с.

59. Устойчивость пшеницы к бурой ржавчине. М.: «Наука». 1978. 305 с.

60. Федоров B.C. К методике генетического анализа признаков ржи // В кн. Межвузовская конф. по эксперим. Генетике. Тез. Докл. 4.1. JI. 1961. С.171-172.

61. Фыонг Ф.Т. Генетическое изучение автоферитльности у ржи. Автореферат дисс. на соискание уч. степ. к. б. н: С-Петербург. СпбГУ. 1993.17 с.

62. Частная селекция полевых культур. М.: «Агропромиздат», 1990. 543 с.

63. Чумаков А. Е. Защита пшеницы от ржавчины. JL: «Колос», 1964.100 с.

64. Шакирзянов А. А. Вредоносность бурой ржавчины на посевах короткостебельной озимой ржи в условиях Юго-Западного Предуралья // Бюл. ВИР. 1990. В. 197. С. 11-13.

65. Шакирзянов А. А. Перспективные образцы озимой ржи для селекции на устойчивость к бурой ржавчине в условиях Юго-западного Предуралья // Труды прикл. бот., генет., селекц. 1989. Т.129. С. 25-29.

66. Шакирзянов А.Х. Исходный материал для селекции озимой ржи на устойчивость к бурой ржавчине в условиях Юго-западного Предуралья. // Селекция, семеноводство и сортовая агротехника зерновых культур в Башкирии. / Уфа. 1991. С. 20 25.

67. Adams W.E. Inheritance of resistance to leaf rust in common wheat // J. Amer. Soc.Agron. 1939. V.31. №1. P.35 — 40.

68. Allard R. W. Formulas and tables to facilitate the calculation of recombination values in heredity// Hilgardia. 1956. V.24. №.10. P.235-278.

69. Alonso-Blanco C., Goicoechea P. G., Roca A., Alvarez E., Giraldez R. Genetic mapping of cytological and isoenzyme markers on chromosome 1R, 3R, 4R and 6R// Theor Appl Genet. 1994. V.88. P. 208-214.

70. Alonso-Blanko C., Goikoechea P.G.,Roca A., Giraldez R. Genetic lineage between cytologikal markers and the seed storage protein loci Sec2 (Gli-R2)and Sec3 (Glu-Rl) in lye // Theor. Appl. Genet. 1993. V.100. P. 1-7.

71. Baranova O.A. Dmitriev A. P., Voylocov A. V., Solodukhina О. V. Problems of rye resistance to brown rust // Book of Abstracts. Modern Problems of Cereal Resistance to Diseases. All Russian Institute of Plant Protection. 2002. P. 257-258.

72. Beauchamp C.H., Fridovich J. Superoxide dismutase improved assays and an assay applicable to acrilamide gels//Anal. Biochem. 1971 .V.44. P. 276287.

73. Benito C. Fine mapping of genes for resistance to pathogens and stress tolerance in rye (Secale cereale L). Madrid, 1996.

74. Benito C., Frade J.M., Orellona J. Linkage and cytogenetic maps of genes controlling endosperm storage proteins and isozimes in rye (Secale cereale L. ) // Theor. Appl. Genet. 1990. V.79. P. 349-352.

75. Benito C., Zaragoza C., Gallego F. J., de la Pena, Figueiras A. M. A map of rye chromosome 2R using isozyme and morphological markers // Theor. Appl. Genet 1991. V.82. P. 112-116.

76. Borner A. Gene and genome mapping in cereals // Cellular & Molecular Biology Letters. 2002. V.7. P.423-429.

77. Borner A., Korzun V. A consensus linkage map of rye (Secale cereale L.) including 374 RFLPs, 24 isoenzymes and 15 gene loci // Theor Appl Genet. 1998. V.97. P. 1279-1288.

78. Brown A.N.D. et al. Genetic variation in natural populations of wild barley // Genetica. 1978. V.49. P.97-108.

79. Carillo J.M., Vazguez J. F. and Orellana J. Linkage relationships between the loci Seel and Sec3 in rye ( Secale cereale L.) // Genetical Society of Great Britain. 1990. V.64. P. 125-130.

80. Carrillo J.M.,Vazguez J.F. and Orelliana J. Identification and mapping of the GH-R3 locus on chromosome 1R of rye ( Secale cereale L. ) // Theor. Appl. Genet. 1992. V.84. P. 237-241.,

81. Cuadrado A., Vitellozzi F., Jouve п., Ceoloni C. Fluorescence in situ hybridization with multiple repeated DNA probes applied to the analysis of wheat-rye chromosome pairing // Theor. Appl. Genet. 1997. V.94. P. 347-355.

82. Dedryver F., Jubier M.-F., Thouvenin J., Goyeau H. Molecular markers linked to the leaf rust resistance gene Lr24 in different wheat cultivars // Genome. V.39. 1996. P. 830-835.

83. Devos K.M., Atkinson M.D., Chinoy C.N., Francis H.A., Harcourt R.L., Koebner R.L., Liu C.J., Masojc P., Xie D.X., Gale M.D. Chromosomal rearrangements in the rye genome relative to that of wheat // Theor Appl Genet. 1993 V.85 P. 673-680.

84. Devos K.M., Moore G., Gale M.D. Conservation of marker synteny during evolution //Euphytica. 1995. V.85 P. 367-372.

85. Dmitriev A.P., Baranova O.A., Voylokov A.V., Solodukhina O.V. Problems of rye resistance to brown rust // "Modern problems of cereal resistance to diseases." S-Petersburg. 2002. P. 257-258.

86. Driscoll C. J., Anderson L.M. Cytogenetic studies of Transec-a wheat-rye translocation line // Genet. Cytol. 1967. V.9. P. 375-380.

87. Enjalbert J., Goldringer I., Pallard S., Brabant P. Molecular markers to study genetic and selection in wheat populations // Journal of Experimental Botany. 1999. V.50. P. 283-290.

88. Figueiras A. M., Ellorrieta M. A., and Benito C. Association of four isozime loci with a rciprocal translocation between 1R / 4R chromosomes in cultivated rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 1989. V.78. P. 224-228.

89. Figueiras A. M., Elorrieta M. A., Benito C. Genetic and cytogenetic maps of chromosomes 1R, 4R and 7R in cultivated rye (Secale cereale L.) // Genome. 1991. V.34. P. 681-685.

90. Figueiras A. M., Zaragoza C., Gallego F. J., Benito C. NADH dehydrogenase: a new molecular marker for homoeology group 4 in Triticeae. A map of the 4RS chromosome arm in rye // Theor Appl Genet. 1991. V.83. P. 169-172.

91. Flor H. H. Current status of the gene for- gene concept. Ann. Rev. Phytopatol. V. 9. P. 257-276.

92. Friebe В., Kynast R.G., Hatchett J.H., Sears R.G., Wilson D.L., Gill B.S. Transfer of wheat-rye translocation chromosomes conferring resistance to Hessian Fly from bread wheat into durum wheat // Crop Sci. 1999.

93. Gallego F. J., Benito C. Genetic control of aluminium tolerance in rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl.Genet. 1997. V.95. P. 393-399.

94. Gallego F., Feuillet C., Messmer M., Penger A., Graner A., Yano M., Sasaki Т., Keller B. Comparative mapping of the two wheat leaf rust resistance loci Lrl and LrlO in rice and barley // Genome. 1998. V.41 P. 328-336.

95. Gallego F.J., Calles В., Benito C. Molecular markers linked to the aluminium tolerance gene Altl in rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 1998. V.97.P. 1104-1109.

96. Gallego F.J., Lopez-Solanilla E., Figueiras A.M., Benito C. Chromosomal location of PCR fragments as a source of DNA markers linked to aluminium tolerance genes in rye // Theor. Appl. Genet 1998. A.V.96.1.3/4. P. 426-434.

97. Gertz A., Wricke G. Linkage between the incompatibility locus Z and p-glucosidase isozyme locus (p-Glu) in rye // Plant Breed. 1989. V.102. P. 255259.

98. Hackauf В, Wehling P Development of microsatellite markers in rye: map construction I I Proc EUCARPIA Rye Meeting, Radzikov (Poland). 2001. P. 333-340.

99. Hsam S.L.K., Mohler V., Hartl L., Wenzel G., Zeller F.J. Mapping of powdery mildew and leaf rust resistance genes on wheat-rye translocated chromosome T1B1-1RS using molecular and biochemical markers // Plant Breeding. 2000. V.119. P. 87-89.

100. JaaskaV., JaaskaV. Isoenzymes of aromatic alcohol dehydrogenase in rye and Triticale // Biochem. Physiol. Theor Pflanz. 1984. V.179. P. 21-30.

101. Kolmer J.A. Enhanced leaf rust resistance in wheat conditioned by resistance gene pairs with Lrl3 // Euphytica.1992. V.61. P. 123-130.

102. KorzunV., Kartel N., Plaschke J., Borner A. Construction and screening of a rye DNA library for RFLP mapping // Cer Res Comm. 1994. V.22. P. 151-158.

103. KorzunV., Melz G., Borner A. RFLP mapping of the dwarfing (Ddwl ) and hairy peduncle (Hp) genes on chromosome 5 of rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 1996 a. V.92. P. 1073-1077.

104. Korzun V.,Voylokov A. V.,Borner A. RFLP mapping of genes for self-fertility (Sf5R ) and absence of ligules (al) in rye // Vortr Pflanzenzuechtg. 1996 b. V.35. P. 84-285.

105. Korzun V. Use of molecular markers in cereal breeding // Cellular & Molecular Biology Letters. 2002. V.7. P. 811-820.

106. Korzun V., Malyshev S., Kartel N., Westermann Т., Weber W.E. et. Al. A genetic linkage map of rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 1998. V.96. P. 203-208.

107. Korzun V., Malyshev S., Voylokov A., Borner A. RFLP-based mapping of three mutant loci in rye (Secale cereale L.) and their relation to homoeologous loci within the Gramineae // Theor. Appl. Genet. 1997. V.95. P. 468-473.i191

108. Lawrence G.J., Appels R. Mapping the nucleous organizer region,seed protein loci and isozime on chromosome IRin rye.// Theor. Appl. Genet. 1986. V. 71. P.742-749.

109. Linz A. and Wehling P. Identification of Molecular Markers Linked to a Leaf Rust Resistance Gene in Rye (Secale cereale L.) // EUCARPIA: Int. Symp. on Rye Breeding and Genetics: Book of Abstracts. Stuttgart. Germany. 1996. P. 69.

110. Linz A., Wehling P. Identification and mapping of major leaf rust resistance genes in rye // Beitrage zur Zuchtungsforchung. 1998. H.l (4 Jhg.) S. 23-24.

111. Loarce Y., Hueros G., Ferrer E. A molecular linkage map of rye // Theor Appl Genet. 1996. V.93.P. 1112-1118.

112. Lundquist A. Self-incompatibility in rye. I Genetic control in the diploid // Hereditas. 1956. V. 42. P. 293-348.

113. Lundquist A. Studies on self-fertility in iye, Secale cereale L. // Hereditas. 1954. V. 40. P. 278-294.

114. Ma X.-F., Wanous M.K., Houchins K., Rodriguez Milla M.A., Goicoechea P.G., Wang Z., Xie M., Gustafson J.P. Molecular linkage mapping in iye (Secale cereale L.)//Theor. Appl. Genet.2001. V. 102.1. 4. P. 517-523.

115. Mains E.B., Leighty C.E. Resistance in rye to leaf rust Puccinia dispersa Erikss // J. agr. res. 1923. V. 25. № 5. P.243-252.

116. Mains E.B., Jackson HS. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat; Puccinia triticina Erikss // Phytopathology. 1926. V.16. P.89-120.

117. Malyshev S., Korzun V., Voylokov A.V., Smirnov V., Borner A. Linkage mapping of mutant loci in rye (Secale cereale L.) // Theor Appl Genet. 2001. V. 103. P. 70-74.

118. Malyshev S.V., Khmyl Т.О., Zabenkova K.I., Voylokov A.V., Korzun V.N., Kartel N.A. RFLP-based mapping of the Sec-2 and Sec-5 loci encoding 75K secalins in rye // Plant Breed 1998. V. 117. P. 329-333.

119. Masojc P., Myskow В., Milczarski P. Extending a RFLP-based genetic map of rye using random amplified polymorphic DNA (RAPD) and isozyme markers // Theor. Appl. Genet. 2001. A.V. 102.1. 8 P. 1273-1279.

120. Mcintosh R. A., Friebe В., Jiang J, The D., Gill B. S. Cytogenetical studies in wheat XVI. Chromosome location of a new gene for resistance to leaf rust in a Japanse wheat-rye translocation line // Euphytica. 1995. V. 82. P. 141-147.

121. Mcintosh R. A., Welling C. R., Park R. F. Wheat rusts. An atlas of resistance genes. Sydney, 1995.200 p.

122. Melz G., Shlegel R.,Thiele V. Genetic linkage map of rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 1992. V.85. P.33-45.

123. Mettin D., Bluthner W. D., Schlegel G. Additional evidence on spontaneous 1B/1R wheat-rye substitutions and translications // Proc. of 4-th Int. Wheat Genet Symp. 1973. P.179-184.

124. Miedaner Т., Sperling U. Effect of Leaf Rust on Yield Components of Winter Rye Hybrids and Assessment of Quantitative Resistance // Phytopathology. 1995. V. 143. P. 725-730.

125. Miftahudin, Scoles G.J., Gustafson J.P. AFLP markers tightly linked to the aluminum-tolerance gene АЮ in iye {Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 2002. A.V. 104. P. 626-631.

126. Musa G.L.C., Dyck, P.L. The inheritance of rye to Puccinia recondita f.sp. secalis and f.sp.tritici // Can. J. Plant Sci. V. 64. 1984. P. 511-519.

127. Nalepa S. A genetical investigation of hexaploid triticale III. The inheritance of some characters in hexaploid triticale and linkage between them // Hodowla Rosl Aklim Nasienn. 1983. V. 27. P. 39-50.

128. Pecchioni N., Arm L., Bellini L., Stanca A.M., Vale G. The wheat leaf rust resistance gene LrklO maps to barley chromosome 1HS // Genet. & Breed. 1999. V. 53. P. 113-119.

129. Philipp U., Wehling P., Wricke G. A linkage map of iye // Theor Appl Genet. 1994. V. 88. P. 243-248.9193

130. Plaschke J., Korzun V., Koebner M.D., Borner A. Mapping of GA3-insensitive dwarfing gene ctl on chromosome 7 in rye // Plant Breed. 1995 V. 114 P. 113116.

131. Priyatkina S.N., Voylokov A.V., Linz A., Fam T.F. Genetic mapping in rye (S. cereale L.) // EWAC Newslett. 1994. P. 134-139.

132. Raupp W.J., Singh S., Brown-Guedira G.L., Gill B.S. Cytogenetic and molecular mapping of the leaf rust resistance gene Lr39 in wheat // Theor. Appl. Genet. 2001. V. 102. P. 347-352.

133. Roux S.R, Ruge В., Linz A., Wehling P. Leaf rust resistance in rye: evaluation, genetic analysis and molecular mapping // Acta Phytopathologica et Entomologica. Hungarica. 2000. V. 35. #. 1-4. P. 65-73.

134. Ruge В., Roux S.R., Hackauf В., Wehling P. Leaf rust resistance in rye: genetic analysis and mapping with molecular markers // Programme, Abstraxts and List of Participants EUCARPIA Rye Meeting. Radzikow. (July 4-7). Poland. 2001. P. 30.

135. Ruge В., Roux S.R., Hackauf В., Wehling P. Leaf rust resistance in rye: genetic analysis and mapping with molecular markers // Proceedings of the EUCARPIA Rye Meeting. (July 4-7, 2001, Radzikow, Poland.). Radzikow. 2002. P. 227.

136. Sako N., Stachman M. Multiple molecular forms of enzimes in barley leaves infected ith Erisyhe graminis sp. Hordei // Physiol. Plant Pathol. 1972. V. 2. P. 217-226.

137. Salinas J., Benito C. Chromosomal location of genes controlling 6-phosphogluconate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase andglutamate dehydrogenase isozymes in cultivated rye // Euphytica. 1983. V. 32. P. 783-790.

138. Scandalios J.G. Genetic control of multiple molecular forms of catalase in maize// Ann.N.Y. Acad. Sci. 1968. V. 151.P.274.

139. Scholz M., Wehling P. Genetic analysis of resistance to leaf rust (Puccinia recondita f sp. Secalis) in rye // Vortr. Pflanzenzuchtung. 1996 b. V. 35. P. 193-195.

140. Senft P., Wricke G. An extended genetic map of rye (Secale cereale L.) // Plant Breeding. 1996. V. 115. P. 508-510.

141. Shewry P.R., Faulks A. J., Pickering R.A. et. al. The genetic analysis of barley storage proteins // Heredity. 1980. V.44. #3. P. 383-389.

142. Shewry P.R. and Field J.M. The Purification and Characterization of Two Groups of Storage Proteins (Secalins) from Rye (Secale cereale L.).//Journal of Experimental Botany. 1982. V.33. №133. P. 261-268.

143. Shewry P.R. et al. The chromosomal locations and linkage relationships of the structural genes for the prolamin storage proteins (secalins) of rye. // Theor. Appl. Genet. 1984. V. 69. P. 63-69.

144. Singh N.K., Shepherd K.W. Mapping of the genes controlling high -molecular-weight glutelin subunits of rye on the long arm of the chromosome 1R. // Genet. Res. Camb. 1984. V. 44. P. 117-123.

145. Singh N.K., Shepherd R.W and Mcintosh R.A. Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and co-secalines on the short arm of rye chromosome 1R. // Theor. Appl. Genet. 1990. V. 80. P. 609-616.

146. Singh N.K., Shepherd R.W and Mcintosh R.A. Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and co-secalines on the short arm of rye chromosome 1R//Theor. Appl. Genet. 1990. V. 80. P. 609-616.

147. Tan В. H., Luig N. H. and Watson I. A. Genetic analysis of stem rust resistance in Secale cereale // Z. Pflanzenzuchtg. 1976. P. 121-132.

148. Tang K.S., Hart G.E. Use of isozymes as chromosome markers in wheat — rye addition lines and triticale // Genet. Res. 1975. V. 26. P. 187-201.

149. Taylor C., Shepherd K.W., Langridge P. A molecular genetic map of the long arm of chromosome 6R of rye incorporating the cereal cyst nematode resistance gene, CreR И Theor. Appl. Genet. 1998. V. 97.1.5/6. P. 1000-1012.

150. The cereal rust ed. by W.R Bushnell., A.P. Roelfs V.l 1984, .V2,1985

151. Upadhyaya Y.M., Pokhriyal S.C., Narula P.M. Inheritance of brown rust resistance in wheat // Indian. J. Genet. Plant. Breed. 1965. V.25 №2. P. 137142.

152. Voylokov A. V., Korzun V., Borner A. Mapping of three self-fertility mutations in rye (Secale cereale L.) using RFLP, isozyme and morphological markers II Theor. Appl. Genet. 1997. V. 97. P. 147-153.

153. Wang M. L., Atkinson M. D., Chinoy C. N., Devos К. M., Harcourt R. L., Liu C. J., Rogers W. J., Gale M. D. RFLP-based genetic map of rye (Secale cereale L.) chromosome 1R // Theor. Appl. Genet. 1991. V. 82. P. 174-178.

154. Weber W. E., Wricke G. Genetic markers in plant breeding // Advances in Plant Breeding. Supplement 1994. V.l6. 106 p.

155. Weber W.E., Wricke G. Genetic Markers in Plant Breeding. // Advances in Plant Breeding. (Supplement to the Journal Plant Breeding). Berlin and Hamburg : Scientific Publishers. 1994. V.16. P.l-105.

156. Weetman L.M. Genetic studies in oats of resistance to two physiologic races of crown rust // Phytopathol. 1942. V. 32. №1. P. 19.

157. Wehling P. & Linz A. Analysis and exploitation of new resources for genetic variability in rye (Secale cereale L.) //Federal Centre for Breeding Research on Cultivated Plants. Annual Report. / Jahresbericht, 1996. P. 128 129.

158. Wehling P. Genetishe analyse und chromosomale lokalisation von isoenzymloci beim roggen: Dissertation. Hannover: Univ. Hannover, 1986. 223 s.

159. Wehling P., Linz A. Analysis and exploitation of new resources for genetic variability in rye (Secale cereale L.) // Federal Centre for Breeding Research on Cultivated Plants. Annual Report. Jahresbericht. 1996. P. 128-129.

160. Wricke G. A molecular marker linkage map of rye for plant breeding // Vortrage fur Pflanzenzucht 1991. V. 20. P. 72-78.

161. Wricke G., Wehling P. Lineage between an incompatibility locus and a peroxidase locus (Prx7) in rye // Theor. Appl. Genet. 1985. V. 71. P. 289291.

162. Wricke G., Wilde P., Wehling P., Gieselmann C. An isozyme marker for pollen fertility restoration in the Pampa-cms system of rye (Secale cereale)!'/ Theor. Appl. Genet. 1993.

163. Zeller F.J. 1B/1R wheat-rye chromosome substitution and translocation // Proc. of 4-th Int. Wheat Genet. Symp. 1973. P. 209-221.