Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетическое изучение признаков, определяющих морфологию колоса и структуру эндосперма зерновки пшеницы (Triticum aestivum L.), интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch

ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетическое изучение признаков, определяющих морфологию колоса и структуру эндосперма зерновки пшеницы (Triticum aestivum L.), интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch"

На правах рукописи

СИМОНОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРИЗНАКОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ МОРФОЛОГИЮ КОЛОСА И СТРУКТУРУ ЭНДОСПЕРМА ЗЕРНОВКИ ПШЕНИЦЫ (TRITICUMAESTIVUM L.), ИНТРОГРЕССИРОВАННЫХ ОТ AEGILOPS SPELTOIDES TAUSCH.

Генетика - 03.02.07

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

2 5 НОЯ 2010

Новосибирск 2010

004613960

Работа выполнена в лаборатории хромосомной инженерии злаков Учреждения Российской академии наук Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат биологических наук, доцент Пшеничникова Т. А. Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

доктор биологических наук, профессор Цильке Р. А.

Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск

доктор сельскохозяйственных наук Стёпочкин П. И.

Сибирский НИИ растениеводства и селекции, г. Новосибирск

Ведущее учреждение:

ГНЦ РФ Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится " 24 " ноября 2010 г. на утреннем заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора наук (Д 003.011.01) в Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: Проспект акад. Лаврентьева 10, г. Новосибирск, 630090. Тел/факс: (383) 333-12-78, e-mail: dissov@bionet.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН.

Автореферат разослан " " 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Хлебодарова Т. М.

Актуальность проблемы.

Мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) является аллогексаплоидным видом, сочетающим в себе три генома диких диплоидных злаков (AABBDD). Подобно мягкой пшенице такой же сложный геном имеют спельта (Т. spelta L.), шарозёрная пшеница (Т. sphaerococcum Perciv.) и пшеница компактум (Т. compactum Host). Они являются ближайшими родственниками. Эти пшеницы были разделены на виды Карлом Линнеем благодаря некоторым признакам колоса (Гончаров, 2002). Современные исследования показали, что признаки, выбранные им для классификации, контролируются небольшим числом генов. В Каталоге генных символов пшеницы данные гены приведены в разделе «большой морфологии» (Mcintosh et al., 2003). У шарозёрной пшеницы локализована полная серия ортологичных генов шарозёрности 5 в хромосомах третьей гомеологической группы (Maystrenko et al., 1998), картированных в прицентромерных районах (Salina et al., 2000). Ген С, вызывающий компактность колоса и низкорослость растения, локализован у различных образцов пшеницы компактум в хромосоме 2DL (Mcintosh et al., 2003). Спельта характеризуется удлинённым рыхлым колосом с жёсткими колосковыми чешуями, плотно прилегающими к колосовому стержню, она трудно обмолачивается. У Т. spelta известен лишь один локус Q в хромосоме 5AL, вызывающий образование характерного колоса. Таким образом, для признаков компактоидности и спельтоидности ещё предстоит найти недостающие ортологичные гены в гомеологичных хромосомах.

Благодаря лёгкому обмолоту колоса мягкая пшеница получила широчайшее распространение. Таким образом, ген, определяющий лёгкий обмолот, приобрёл доместикационное значение. Эту важную роль многие исследователи приписывают аллелю гена Q, который, помимо характера обмолота, плейотропно контролирует ряд других признаков: плотность и длину колоса, время колошения и цветения, высоту растения. Из недавних молекулярных работ известно, что ген Q относится к семейству генов APETALA2, найденных у большого числа растений и контролирующих развитие цветка (DeFaris et al., 2003).

В качестве метода обогащения генофонда мягкой пшеницы, например, по устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам, можно использовать отдалённую гибридизацию. Для передачи новых ценных признаков мягкой пшенице, а также для установления эволюционных взаимосвязей её с другими видами создаются линии с генетическим материалом других видов. Это могут быть линии с замещёнными или добавочными хромосомами, интрогрессивные линии с фрагментарными вставками участков хромосом разного размера. Источником ценных признаков может служить Aegilops speltoides Tausch -диплоидный злак, вероятный донор геномов В и G полиплоидных пшениц. С использованием этого донора создана серия интрогрессивных линий мягкой пшеницы «Арсенал» на основе сорта Родина (Лапочкина, Волкова,

1994). Образцы этой коллекции обладают устойчивостью к фитопатогенам, характеризуются новыми морфологическими и физиологическими чертами. В частности, у образцов данной коллекции найдены новые гены опушения листовой пластины Н12, безвосковости колоса W21, новые аллели окраски колоса Rgl и запасных белков Gli-Bl (Пшеничникова и др., 2005).

Мягкую пшеницу в основном выращивают для продовольственных целей. Хлебопекарные свойства муки являются основными характеристиками, на основании которых сорта делятся на сильные, ценные, сорта-филлеры с посредственными свойствами, а также слабые. Из муки сильных и ценных сортов получается качественный дрожжевой хлеб. Перенося гены родственных видов, можно повысить содержание белка в зерне и передать другие ценные хлебопекарные свойства пшенице.

Целью работы стала характеристика генов, интрогрессированных в мягкую пшеницу от дикого диплоидного злака Ае. speltoides Tausch., определяющих морфологию колоса, тип развития и структуру эндосперма зерновки, а также выявление их взаимодействия с известными аналогичными генами мягкой пшеницы.

Для её достижения были поставлены следующие задачи:

• установить характер генетического контроля спельтоидности и остистости колоса, а также озимости у интрогрессивной линии 84/98™ в но'вой генотипической среде, используя гибридизацию с образцами мягкой пшеницы;

• определить хромосомную локализацию интрогрессированных генов, контролирующих морфологию колоса и тип развития растения, в пределах генома мягкой пшеницы с помощью моносомного анализа;

• изучить характер взаимодействия интрогрессированного гена, определяющего спельтоидную форму колоса, с известными аллелями гена Q, детерминирующего морфологию колоса мягкой пшеницы и Т. spelta;

• исследовать особенности конъюгации хромосом в мейозе у гибридов между линиями, имеющими интрогрессию от Ае. speltoides, образцами Т. spelta, сортами и моносомными линиями мягкой пшеницы;

• исследовать влияние интрогрессии от Ае. speltoides на структуру эндосперма зерновки мягкой пшеницы.

Научная новизна. В настоящей работе:

• впервые найдены и охарактеризованы новые гомеоаллельные гены Qs и Ha-Sp, интрогрессированные от Ае. speltoides, один из которых относится к «генам большой морфологии» злаков, а другой определяет структуру эндосперма зерновки пшеницы;

• впервые обнаружено аддитивное действие генов гомеоаллельной серии Q (спельтоидности), отвечающих за морфологию колоса;

• показана избирательность передачи рекомбинантных хромосом при образовании гамет в мейозе у гибридов F(, полученных от скрещивания интрогрессивной линиии 84/98w с образцами мягкой пшеницы и спельты;

• охарактеризовано взаимодействие нового доминантного аллеля интрогрессивного гена мягкозёрности с известным рецессивным аллелем локуса На мягкой пшеницы, влияющего на структуру эндосперма.

Практическая значимость работы. Пополнение семейства ортологичных генов пшеницы позволяет создавать формы с более широкой градацией проявления признаков колоса и структуры эндосперма зерновки. Это позволяет увеличить генетическое разнообразие мягкой пшеницы по хозяйственно-ценным признакам и удовлетворить запросы селекционеров при отборе адекватно меняющимся условиям среды и требованиям сельскохозяйственного производства.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Гену Q, плейотропно влияющему на форму колоса, время цветения, длину колосоножки и характер обмолота, и относящемуся к генам «большой морфологии», свойственен множественный аллелизм. Это доказывается обнаружением гена О", определяющего спельтоидную форму колоса, интрогрессированного от Ае. зре1Шс1ез в мягкую пшеницу. Он эффективен в гетеро- и гемизиготном состоянии.

2. Гены 2 от Терека и О* от Ае. эреко1с1е$ взаимодействуют по типу сверхдоминирования, проявляющегося в формировании у гетерозиготных растений суперспельтоидных колосьев с увеличенной длиной и числом колосков.

3. Новый ген мягкозёрности На-Бр, интрогрессированный от Ае. зреио1с1е$ в мягкую пшеницу, изменяет структуру эндосперма у твердозёрных сортов и позволяет создавать формы с промежуточным проявлением признака твердозёрности.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены постерным докладом на Международном совещании Европейского общесва по изучению генетики злаков (Е\УАС) (май 2007, Стамбул, Турция); постерным докладом на отчётной сессии ИЦиГ (февраль 2008, Новосибирск); устным докладом на Международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (ноябрь 2008, Москва); устным и постерным докладами на Германо-Российском форуме по биотехнологии (июнь 2009, Новосибирск), постерным докладом на Международной конференции «Генетика, геномика и биотехнология растений» (июнь 2010, Новосибирск).

Структура и объём работы. Диссертация содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение, заключение, выводы, список литературы. Работа изложена на 115 страницах, содержит 26 рисунков и 26 таблиц, список используемой литературы включает 83 ссылки, из них 22 на русскоязычные источники и 61 на зарубежные.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 2 статьи - в научных журналах, в которых по требованию ВАК

Минобразнауки России должны быть опубликованы основные научны результаты диссертаций на соискание учёной степени доктора и кандидат по биологическим наукам.

Вклад автора. Основные результаты получены авторо] самостоятельно. Цитологический анализ моносомных гибридо проводился совместно с к.б.н. Пшеничниковой Т.А. и при научно поддержке к.б.н. Галиевой Э.Р. Микрофотографии получены в ЦК] микроскопического анализа биологических объектов при помощ Алёшиной Т.Е. Анализ мукомольных свойств зерна был выполнен технологической группе ИЦиГ.

Благодарности. Выражаю благодарность Ермаковой М.Ф Чистяковой А.К., Щукиной JI.B. и Морозовой Е.В. за активное содействи и обсуждение полученных данных, к.б.н. Галиевой Э.Р. за консультацию обсуждение цитологических данных и Алёшиной Т.Е. за помощь фотографировании цитологических препаратов. Выражаю признательност д.б.н. Цильке P.A. к.б.н. Смирновой О.Г., к.б.н. Адониной И.Г. и к.б.1 Левитесу Е.В. за рецензирование данной работы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Экспериментальная работа была выполнена в лаборатори хромосомной инженерии злаков ИЦиГ СО РАН.

Материал выращивался в условиях гидропонной теплицы ИЦи СО РАН (г. Новосибирск) в осеннюю и весеннюю вегетации 2005 - 200 годов с соблюдением необходимого режима яровизации, а также пр озимом посеве в НИИСХ ЦРНЗ (Немчиновка, Московская область) в 200 и 2006 годах.

Линии мягкой пшеницы из коллекции «Арсенал» с интрогрессиям от Ае. speltoides были предоставлены их создателем - Лапочкиной Инно Фёдоровной (НИИСХ ЦРНЗ, Немчиновка). Объектом исследовани послужила интрогрессивная линия 84/98w из коллекции «Арсенал». О реципиентного сорта Родина она отличается озимым типом развитш, спельтоидным остистым колосом и полустекловидным эндоспермо] зерновки. В качестве тестеров были использованы яровые (73/001 и 76/00 и озимые (32/98w и 75/98") линии из этой коллекции, а также образщ спельты, сорта мягкой пшеницы и их моносомные линии. Образец Т. spelt k-24724 получен из коллекции ВИР. Образцы Т. spelta 1220029 и Grey, также замещённая линия CS/T.spelta 5А были предоставлены Энтони Борландом из Центра Джона Иннеса (Норидж, Великобритания). Моносомные линии сортов Саратовская 29 и Диамант 2 (далее С29 и Дм2) поддерживаются в секторе генетики качества зерна ИЦиГ СО РАН.

Предметом исследования стали такие признаки, как форма колоса, остистость, тип развития и структура эндосперма, интрогрессированные в мягкую пшеницу от А е. speltoides. У созревших колосьев определялись число колосков, длина колоса, длина самого

длинного членика колоса (мм), а также вычислялся индекс плотности (отношение числа колосков к длине колоса, умноженное на 10). Фиксировались остистость/безостость растения, а также дата цветения, если таковое наступало в течение вегетации, иначе растение считалось озимым.

Для опенки результатов генетического анализа были использованы следующие статистические методы: оценка соответствия фактического расщепления на фенотипические классы теоретическому в F2 по критерию г\ двухфакторный дисперсионный анализ популяций Fi и достоверность корреляционных взаимодействий в F2 по Пирсону. Также изучено распределение фенотипов в F2. Для оценок использовался статистический пакет StatGraphics 5.0 и MS Excel.

Популяции гибридов изучались цитологически на временных давленых ацетокарминовых препаратах в метафазе I мейоза.

Для определения технологических качеств зерна, унаследованных от Ае. speltoides, были использованы цитологически проанализированные потомки F3 гибридов моносомных линий по хромосоме 5А твердозёрных сортов С29 и Дм2 с линией 84/98". Мукомольные показатели изучали в соответствии с методиками, принятыми в России для сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1988). Изучали следующие параметры: массу 1000 зёрен (г), общую стекловидность (%), удельную поверхность частиц муки (см2/г) и диаметр частиц муки (мк). Для образца Ае. speltoides два последних параметра не определяли в связи с нехваткой нужного количестве зерна.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Генетический анализ признаков, интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch в мягкую пшеницу и детерминируемых генами хромосомы 5А

Характерной особенностью линии 84/98w, отличающей её от сорта Родина, является спельтоидная форма колоса, а также остистость и озимый тип развития (рис. 1). Известно, что на хромосоме 5А мягкой пшеницы расположены гены, контролирующие эти признаки. Они картированы в длинном плече в следующем порядке от центромеры: ген яровоста Vrn-Al, формы колоса Q и ингибитор остистости В1 (Kato et al, 1998). Есть примеры, когда замещение этой хромосомы привело к изменению фенотипа растения. Так, замещение хромосомы 5А у сорта Chinese Spring на гомологичную хромосому образца T.spelta Grey (Law et al., 1976) привело к появлению раннеспелой спельтоидной линии (рис. 1).

Сорт Родина имеет только один доминантный ген яровости Vrn-Al, но линия 84/98w унаследовала озимый аллель от Ае. speltoides. Это подтверждается расщеплением на яровые и озимые растения популяций F2 изучаемой озимой линии 84/98w с яровыми образцами. Так, расщепление F2 73/00' х 84/98" по этому признаку составило 98 : 34 (3 : 1; Х^О.17; Р>0,5).

Гибриды И] спельтоидной линии 84/98" с сортом С29 и неспельтоидными линиями из коллекции «Арсенал» имели спельтоидную форму колоса. В таблице 1 представлены результаты расщепления по форме колоса в популяциях ¥2 при скрещивании её с неспельтоидными образцами пшеницы. Во всех случаях данные свидетельствуют о том, что спельтоидная форма определяется одним доминантным геном, интрогрессированным от Ае. зре1Шс!ез.

В случае с другим маркерным геном, ингибитором остистости В1, расположенным в теломерном районе на длинном плече хромосомы 5А, наблюдалась несколько другая картина. При скрещивании линии 84/98" с безостым сортом С29, носителем ингибитора остистсти В1, в опытах без яровизации, в популяции Р2 наблюдалось существенное отклонение от теоретически ожидаемого моногенного расщепления, при этом наблюдалась нехватка остистых форм (таб. 2). В другой популяции Р2, полученной от скрещивания яровой безостой линии 76/00' с линией 84/98", выращенной без яровизации растений, остистых форм не было (таб. 2). Однако при яровизации данной популяции соотношение при расщеплении на безостые и остистые соответствовало ожидаемому моногенному (таб. 2). Это указывает на ограничение рекомбинации между генами Угп-А1 и В1.

Таким образом, линия 84/98" унаследовала рецессивные аллели гена типа развития Угп-А1 и ингибитора остистости В1. Интрогрессированная спельтоидность доминирует над обычной формой колоса мягкой пшеницы и наследуется моногенно. Ранее было показано (Филипченко, 1979), что у гибридов спельты с мягкой пшеницей также доминирует спельтоидная форма колоса. Новый ген спельтоидности обозначен нами Действие этого гена состоит в увеличении длины колоса и числа колосков.

Таблица 1. Расщепление потомства Р2 по признаку спельтоидности в различных комбинациях скрещиваний с линией 84/98". __

Гибридные комбинации Р2 Фенотип колоса х2 (3:1) Р

Спельтоид Неспельтоид

С29 х 84/98" 174 72 2,15 0,25-0,10

73/00'х 84/98" 65 28 1,45 0,25-0,10

76/00' х 84/98" 78 22 0,48 0,50-0,25

Таблица 2. Расщепление потомства Р2 на остистые и безостые растения от скрещивания линии 84/98" с различными генотипами в различных условиях выращивания._

Варианты Фенотип колоса х2 (3:1) р

безостый остистый

С29 х 84/98", без яровизации 68 10 6,72 <0,05

76/00'х 84/98",без яровизации 50 - - -

76/00' х 84/98", с яровизацией 51 14 0,33 0,50-0,75

б

Взаимодействие интрогрессивного гена Qs с известным геном спельтоидности Q вида Triticum spelta L

Поскольку было показано, что линия 84/98w несёт новый ген спельтоидности Qкоторый доминирует над формой колоса Т. aestivum, было решено изучить его взаимоотношение с геном Q вида Т. spelta, расположенным в хромосоме 5А. Ген Q определяет характерную спельтоидную форму колоса данного вида. Было проведено несколько скрещиваний изучаемой линии 84/98w с разными образцами Т. spelta и с замещённой линией Chinese Spring / T.spelta 5А, имеющей характерную спельтам форму колоса. Популяция Fi Т. spelta k-24724 х 84/98w изучалась в двух повторностях — в течение осенней и весенней вегетации в гидропонной теплице. В обоих случаях длина колоса и число колосков в колосе у гибридных растений Fi достоверно превышали таковые параметры у родительских форм. Родительские формы - линия 84/98w и Т. spelta k-24724 - имели колосья длиной около 11 см и в среднем по 15 колосков в колосе. У гибридов Fi средняя длина колоса составила 16,4 см, а число колосков в колосе более 22. Такие растения с достоверно увеличенной длиной колоса были названы суперспельтоидами (рис. 2). Согласно данным двухфакторного дисперсионного анализа (таб. 3), именно различия по генотипам между родительскими образцами и гибридом Fi вносили 84 и 71% вклада в различия между средними значениями длины колоса и числа колосков, соответственно. Длина членика колоса и индекс плотности достоверно не различались у родителей и их гибрида. Аналогичные результаты были получены при скрещивании с другими образцами спельты (Данные не представлены).

При изучении поколения F2 Т. spelta k-24724 х 84/98w по фенотипу колоса вновь были выявлены растения, имеющие все признаки, описанные у суперспельтоида F].

Таблица 3. Морфометрические параметры колоса образца Т. йреЫа к-24724, линии 84/98" и их гибрида И] (средние данные за две вегетации)_

Признаки колоса

Генотипы Длина Число Длина Индекс

колоса, колосков, членика плотности

см шт. колоса, мм

Т. spelta к-24724 11,6 15,1 6,7 13,2

Линия 84/98w 10,7 14,9 6,4 14,0

F, Т. spelta L. к-24724 х 84/98w 16,4** 22,4** 6,4 13,7

F-габл 5,02

F фактам. 163,9 130,1 0,93 3,0

HCPo.oi 1,5 2,4 0,95 1,4

Вклад генотипа, % 84 71 - -

** -Р<0,05

■ !

у л

Jf

щ

V I 1 1 V

i '

1 . ¥

С* V 1 ñ

V IHt'fl

а б в

Рис. 1. Морфология колоса у мягкой пшеницы сорта Родина (а), Ае. speltoides k-389 (б), интрогрессированной линии 84/98w (в), образца T.spelta Grey (г), замещённой линии Chinese Spring / T.spelta 5А (д), сорта Chinese Spring (е).

I

/ fs |H

«i m

w 1 ^ i ь/ V

i'V J ta

V

i Я

VI /

Рис. 2. Морфология колоса у Рис. 3. Форма колоса у сорта С29 (а), у

линии 84/98™ (а), Т. spelta k-24724 (в) и F[ Т. spelta k-24724 х 84/98w (б).

гибридов Fi moho 5А С29 х 84/98w -позднеспелого остистого (20"+Г) (б) и раннеспелого безостого (20"+2') (в), а также у линии moho 5А С29 (г).

%,' ц"

\ у t

f / í

\

\

/ \

/

а ' б в г

Рис. 4. Некоторые фазы мейоза гибридов F, moho 5В Дм2 х 84/98™: метафаза I (а), ранняя телофаза I (б), ранняя телофаза II (в), поздняя телофаза II (г). Стрелками указаны отстающие униваленты и микроядра.

Рис. 5. Структура эндосперма зерновки мягкой пшеницы: стекловидная (а), полу стекловидная (б), мучнистая (в).

Они имели длинный колос с увеличенным числом колосков. Во втором поколении Р2 наблюдается двусторонняя трансгрессия относительно среднего значения ?! по всем параметрам колоса (таб. 4). Размах этой трансгрессии не зависит существенно от условий среды.

Из проведённых экспериментов следует, что суперспельтоидность 1 проявляется в случае взаимодействия генов и Суперспельтоидность не закреплялась в поколениях, поскольку суперспельтоидные растения всегда были гетерозиготны. У суперспельтоидов в метафазе I мейоза наблюдались два унивалента. Униваленты хромосомы 5А от Т. ¡реНа и интрогрессированной хромосомы линии 84/98™ являются гомеологичными, а не гомологичными, и потому рано расходятся после конъюгации.

Таблица 4. Размах изменчивости по признакам колоса в поколении Р2 Т.яреИа к-24724 х 84/98™ по сравнению с Р, в зависимости от условий выращивания__

Признаки колоса Поколения скрещивания, место выращивания

Осень Весна 2005 2006

F, (s±ms) F2 (lim) F, (s±ms) f2 (lim) F2 (Hm) f2 (lim)

Теплица, Новосибирск Поле, Немчиновка

Длина колоса, см 16,9±0,92 7,5-20 15,8±1,2 6-17,5 8-20,5 5,5-20

Число колосков 21,5±1,3 13-27 23,2±1,3 15-30 14-30 11-22

Длина членика, мм 6,7±0,7 3-7 6,1 ±0,6 3-8 3-9 4-10

Индекс плотности 12,6±0,5 14,7±0,6 11,6-31,4 10,7-27,5 10,0-21,7

s±ms - для Fj указано среднее значение и ошибка среднего lim - для Р2 указаны пределы изменчивости

I Доля гетерозиготных суперспельтоидов в этом случае теоретически

1 должна составлять около 50%. Однако при изучении гибридных популяций Р2 было установлено, что доля суперспельтоидных гетерозигот составляла I около 1/3 от общего числа растений, что не соответствует теоретическому расщеплению. Изучение семей Р3 и Р4, полученных от растений-су перспельтоидов, показало, что они вновь расщепляются на суперспельтоидные и спельтоидные формы. Кроме того, в этих популяциях

присутствовали единичные плотноколосые растения. В очередных поколениях доля суперспельтоидов от общего числа растений также составляла примерно треть. Так, в F3 Т. spelta k-24724 х 84/98w было изучено 192 растения из 4 семей в полевых и тепличных условиях среди которых 64 оказались суперспельтоидами. Из 78 растений от двух семей F4 того же фенотипа 23 растения также были суперспельтоидами.

Таким образом, два гомеаллельных гена Q и Qs, определяющих спельтоидную форму колоса, действуют аддитивно, что приводит к образованию суперспельтоидов - растений с достоверно более длинным рыхлым колосом и с большим числом колосков, чем у родительских форм. Это показано на четырёх различных гибридных комбинациях. Расщепление суперспельтоидов прослежено до четвёртого поколения, при этом выявлено отклонение в расщеплении от теоретического на два фенотипических класса, выражающееся в нехватке суперспельтоидов.

Определение методом моносомного анализа хромосомы, несущей интрогрессироваииые гены, детерминирующие маркерные признаки.

Для хромосомной локализации генов, ответственных за интрогрессированые признаки, были получены гибриды моносомных линий по пятой гомеологической группе сортов Саратовская 29 (С29) и Диамант 2 (Дм2) с линией 84/98W. Сорта С29 и Дм2, как и Родина, характеризуются неспельтоидной формой колоса, контролируемой одним локусом Q, и отсутствием остей, подавляемых одним сильным ингибитором В1. Данные сорта по типу развития являются яровыми, что обусловлено действием гена Vrn-Al. Однако от сорта Родина сорта С29 и Дм2 отличаются наличием яровых аллелей гена Vrn-Bl в хромосоме 5В, действие которого проявляется значительно позже, а потому маскируется гомеаллельным геном Vrn-Al.

Моносомные линии зацвели незначительно позже сортов, лишь линия moho 5А С29 отстала от родительского сорта на 15-20 дней (таб. 5). Здесь и далее данные по каждой паре гомологичных моносомиков С29 и Дм2 приведены суммарно, поскольку эти сорта имеют одинаковый генотип по изучаемым генам Q, В1, Vrn-Al и Vrn-Bl. Популяции гибридов F, моно 5В (С29 и Дм2) х 84/98w и F, moho 5D (С29 и Дм2) х 84/98w зацвели в те же сроки, что и моносомные линии, примерно через 45 дней. Гибриды F] моно 5А (С29 и Дм2) х 84/98w разделились на позднеспелые, которые зацвели лишь спустя 3 месяца, и раннеспелые. Кроме того, все раннеспелые растения F¡ моно 5А (С29 и Дм2) х 84/98w были безостыми, тогда как все позднеспелые имели хорошо развитые ости (рис. 3). Эти маркерные признаки позволили нам предварительно отличить моносомное и дисомное потомство по фенотипу, а также предсказать характер их наследования во втором поколении. Окончательный вывод о цитотипе делался на основе цитологического анализа.

Все растения Р| имели спельтоидную форму колоса (рис. 3), достоверно превышающего по длине колосья моносомных родителей и сопоставимых с интрогрессивной линией 84/98". Если моносомики С29 имели длину колоса в среднем около 7 см, а моносомики Дм2 около 8 см, то длина колоса гибридов Б] составила в среднем от 9,4 до 10,9 см, то есть как у линии 84/98™. Несмотря на межсортовые различия по числу колосков в колосе, у всех гибридных растений оно было близким с интрогрессивной линией 84/98". Это особенно ярко демонстрируют гибридные популяции с С29, когда число колосков у гибридов в полтора раза превышает таковое у моносомной линии (15,2 - 16,9 против 10,3 - 12,1).

Моносомные и дисомные растения популяции моно 5А (С29 и Дм2) х 84/98" хорошо различалась по фенотипу (рис. 3). Поэтому моносомное потомство Р2 от поздних остистых растений и дисомное потомство Р2 от ранних безостых растений было высеяно отдельно.

Таблица 5. Период развития до цветения моносомных линий С29 и Дм2 и их гибридов Р, с интрогрессивной линией 84/98лу__

Генотип Число дней до цветения Генотип Число дней до цветения

С29 37-40 Дм2 35-38

моно 5А С29 55-60 моно 5А Дм2 45-46

моно 5А С29 х 84/98", 90-92 моно 5А Дм2 х 84/98", 81-89

20"+Г 20"+Г

-//- 20"+2' 42-48 -II- 20"+2' 45

моно 5В С29 47-51 моно 5В Дм2 42-46

моно 5В С29 х 84/98" 45-53 моно 5В Дм2 х 84/98" 44-46

моно 5D С29 47-52 моно 5D Дм2 45-48

моно 5D С29 х 84/98" 47-52 моно 5D Дм2 х 84/98" 44-46

По типу развития моносомные гибриды F2 moho 5А (С29 и Дм2) х 84/98" от поздеспелых F] образовали два фенотипических класса - поздние яровые и озимые растения в соотношении 24 : 8 (3 : 1; j?=0; Р=1). Моногибридное расщепление произошло благодаря присутствию гена Vrn-В1 в хромосоме 5В. Дисомные гибриды F2 moho 5А (С29 и Дм2) х 84/98" от раннеспелых Fi расщепились по дигибридной схеме 25 : 3 (15 : 1; ^=0,54; Р>0,75) благодаря взаимодействию двух генов яровости Vrn-Al и Vrn-BL Расщепление на яровые и озимые формы 126 : 8 среди гибридов F2 moho 5D (С29 и Дм2) х 84/98" соответствует дигибридному (15:1; %2=0,01; Р>0,9), поскольку хромосома 5D сортов С29 и Дм2 не несёт генов, ответственных за тип развития. Расщепление популяции F2 Моно 5В (С29 и Дм2) х 84/98" составило 79 : 19, что соответствует моногибридному (3 : 1; %2=1,38; Р>0,1), так как большинство растений (75%) не несут гена яровости Vrn-Bl, а

дисомные формы (около 25%) не вносят существенного вклада в расщепление всей популяции.

Популяция F2 moho 5 А (С29 и Дм2) х 84/98w от поздних гибридов F) не расщеплялась по форме колоса, все растения оказались спельтоидами. Расщепление популяции F2 moho 5А (С29 и Дм2) х 84/98w от ранних гибридов Fi соответствует моногибридному (таб. 6). Расщепление F2 moho 5В (С29 и Дм2) х 84/98" соответствует моногибридному. Расщепление F2 moho 5D (С29 и Дм2) х 84/98" также соответствует моногибридному при уровне значимости Р>0,05. Все потомки F2 от поздних гибридов Fi moho 5А (С29 и Дм2) х 84/98w имели остистый колос, поскольку они не несли реципиентную хромосому 5А с ингибитором остистости В1. Потомство ранних дисомных гибридов Fi moho 5А Дм2 х 84/98w достоверно разделилось на безостые и остистые формы в соотношении 3 : 1 (%2=0,01; Р>0,9), как при обычном моногибридном скрещивании. Однако расщепление на безостые и остистые формы гибридов F2 моносомиков по хромосомам 5В и 5D с линией 84/98" не соответствует моногибридному 3 : 1, при этом наблюдается нехватка остистых форм (%г=8,38 и 22,63 соответственно; Р<0,05).

Таблица 6. Расщепление гибридов Р2 между моносомиками по пятой гомеологической группе сортов С29 и Дм2 с линией 84/98" на спельтоиды и неспельтоиды_

Гибридные комбинации F2 Фенотип х2 Р

Спельтоид Неспельтоид

moho 5А х 84/98" 20"+1' 24 - - -

moho 5А х 84/98" 21" 18 7 0,22 (3: 1) >0,50

moho 5В х 84/98" 59 18 0,07 (3:1) >0,75

moho 5D х 84/98" 86 40 3,46 (3 : 1) 0,05-0,10

Данные цитологических наблюдений гибридов моносомных растений с линией 84/98" говорят о многочисленных нарушениях мейоза в моносомных комбинациях по хромосомам 5В и 5D. В метафазе I наблюдалось по 3 или 5, а иногда и по 7 унивалентов (рис. 4а). В анафазе I они расходились к полюсам с большим опозданием и оставались сильно конденсированными к телофазе I (рис. 46). В клетках тетрад они обнаруживались в виде микроядер (рис 4в, г). Перечисленные явления отличали данные моносомные популяции от популяций moho 5А (С29 и Дм2) х 84/98", в которой мейоз проходит типично для моносомиков, поскольку интрогрессированная хромосома представлена одним унивалентом. В случае же моносомных популяций по хромосомам 5В и 5D интрогрессивная хромосома, проявляет неполное сродство к гомеологам 5А и 5D или 5 А и 5В соответственно, нарушая тем самым ход мейоза.

Таким образом, с помощью моносомного анализа р! и Р2 установлено, что при создании линии 84/98™ произошла гомеологичная интрогрессия материала хромосомы Ае. яреИо1с1е$ в хромосому 5А. ^прогрессивный ген спельтоидности $ эффективен как в геми-, так и в гетерозиготном состоянии.

Цитологические и генетические особенности расщепления в поколении гибридов 76/00' х 84/98" и 32/98" х 84/98"

Для объяснения отклонений в наследовании признаков остистости и суперспельтоидности у гибридов с линией 84/98™ были изучены цитогенетически две независимые гибридные комбинации Р2 исследуемой линии 84/98" с линиями 76/00' и 32/98™ из коллекции «Арсенал». Линия 76/00', как и сорт Родина, является яровой, безостой и неспельтоидной. Линия 32/98" тоже безостая и неспельтоидная, но, в отличие от реципиентного сорта, озимая. Это указывает на ограниченную интрогрессию в области гена Угп-А1 хромосомы 5 А сорта Родина.

Популяция гибридов Б2 76/00' х 84/98™ изучалась без яровизации и после 2-х месячной яровизации. Без яровизации данная популяция расщеплялась на яровые и озимые формы моногенно в отношении 35 : 13 (X2 = 0,11, Р > 0,5). Яровые же формы расщеплялись на спельтоидные и неспельтоидные растения 24 : 7 (х2 = 0, Р = 1), то есть тоже моногенно. Среди яровых форм снова обнаружилось отсутствие остистых растений, что вызвано, по-видимому, ограниченной рекомбинацией генов Угп-А1 и В1 на хромосоме 5А с их гомеаллелями на хромосоме с интрогрессией. Для проведения цитологического анализа популяция из 80 растений подверглась яровизации, чтобы нивелировать действие озимого аллеля интрогрессированного гена типа развития \rn-Al и получить правильное расщепление на остистые и безостые формы.

Согласно данным цитологического анализа среди растений Р2 76/00' х 84/98™ образуются моносомная и дисомная популяции в почти равных долях (таб. 7). Цитологически было изучено 53 растения, из них 27 оказались дисомиками и 24 моносомиками. Было отмечено отставание отдельных унивалентов при расхождении и образование из них микроядер, распределяющихся, по-видимому, случайно. Среди растений гибридов Р2 32/98™ х 84/98™ также образовались моносомная и дисомная популяции в том же соотношении (данные не представлены)

При генетическом изучении дисомной популяции потомства Р2 76/00' х 84/98™ наблюдались различия в соотношении классов при расщеплении по признакам безостости и спельтоидности (таб. 8). Расщепление на безостые и остистые формы составило 21 : 6, что соответствует расщеплению 3 : 1 (%2 = 0,11; Р>0,5). Расщепление на спельтоидные и неспельтоидные растения составило 17 : 10, что

соответствует теоретическому расщеплению 3 : 1 на уровне значимости Р>0,05 Ос2 = 3,42).

Фактическое расщепление моносомной популяции на безостые и остистые растения 16 : 8 соответствует моногибридному 3 : 1 (%2 = 0,89, Р > 0,25). Расщепление на 14 спельтоидных и 10 неспелътоидных растений соответствует моногибридному на пределе (х2 = 3,56, Р > 0,05).

Таблица 7. Соотношение цитотипов среди потомства F2 76/00' х 84/98w

Цитотип Число растений Доля от общего числа

Дисомики 21", 20"+2' или 19"+4' 27 50,9%

Моносомики 20"+Г или 19"+3' 24 45,3%

Двойные моносомики 19"+2' 1 1,9%

Моно-нуллисомики 19"+Г 1 1,9%

Всего просмотрено 53 100%

Таблица 8. Расщепление цитологически исследованных популяций по признакам колоса гибридов Р2 76/00' х 84/98™

Фенотип Дисомики Моносомики Вся популяция

Спельтоиды остистые 6 8 25

Спельтоиды безостые 11 6 27

Неспельтоиды остистые 0 0 0

Неспельтоиды безостые 10 10 23

Фенотип безостых спельтоидных моносомиков определяется единственной из пары рекомбинантной хромосомой с генами Qs и В1. Среди моносомиков популяции F2 76/00' х 84/98w не обнаружено остистых неспельтоидных растений с рекомбинантной хромосомой с генами Qu Ы. Класса неспельтоидных остистых растений не было выявлено и в дисомной популяции. Эти данные говорят о том, что между хромосомой 5А мягкой пшеницы и интрогрессированной хромосомой линии 84/98w происходит рекомбинация, но один из двух типов рекомбинантных хромосом элиминируется. Аналогичные результаты были получены в комбинации F2 32/98" х 84/98w.

Изучение влияния интрогрессии от Aegüops speltoides Tausch на структуру эндосперма зерновки

Сорт мягкой пшеницы Родина является твердозёрным с высокой стекловидностью эндосперма зерновок (рис. 5). У отцовской формы А е. speltoides стекловидность существенно, почти в 3 раза ниже, эндосперм его мучнистый. Мягкая структура эндосперма говорит о том, что в зерновках Ае. speltoides происходит синтез пуроиндолинов дикого типа в функциональном состоянии (Lillemo et al„ 2002). У линии 84/98w

стекловидность составила только 50%, у неё в 2 раза по сравнению с сортом Родина уменьшен диаметр и увеличена удельная поверхность частиц муки. Таким образом, она имеет мягкий тип эндосперма, что может указывать на биосинтез в данной линии пуроиндолинов отЛе. speltoides.

Как известно, экспрессирующиеся гены, определяющие синтез пуроиндолинов у мягкой пшеницы, находятся в теломерной области короткого плеча хромосомы 5D (Mattem et al., 1973, Sourdille et al., 1996). Изменение структуры эндосперма в линии 84/98w говорит о том, что произошло гомеологичное замещение в коротком плече хромосомы 5А.

Для того чтобы экспериментально показать, что именно интрогрессия хромосомы 5S изменяет структуру эндосперма пшеницы, по этому признаку были изучены семьи F3, полученные в результате моносомного анализа маркерных признаков, определяемых генами хромосомы 5А. Как видно из таблицы 10, у гибридных растений F3, как в варианте с сортом С29, так и с сортом Дм2, значительно изменяются все мукомольные показатели. У них в два раза увеличивается удельная поверхность частиц муки, уменьшается диаметр частиц муки. Также у них снижается стекловидность до значения линии 84/98w (до 51-52%). Таким образом, в данных генотипах также экспрессируются пуроиндолины дикого типа от А е. speltoides, определяя образование мягкого типа эндосперма. Было обнаружено, что моносомное или дисомное состояние хромосомы с интрогрессией не влияет на структуру эндосперма. Он остаётся мягкозёрным. Следовательно, ген мягкозёрности, интрогрессированный от Ае. speltoides, аналогичен по своему действию гену На, расположенному в хромосоме 5DS, и гомеоаллелен ему. Он был обозначен символом Ha-Sp.

Таблица 10. Мукомольные показатели у растений F3, несущих

хромосому 5А с интрогрессией, в сравнении с родительскими формами

Генотип Удельная поверхность частиц муки, см2/г Диаметр частиц муки, мкм

Интрогрессивная линия 84/98',v 3367 ±45 12,0 ±0,2

F3MOHO С29 5А х 84/98w, 20"+5S 3524 ± 24** 11,4 ±0,1**

F3 moho Дм2 5А х 84/98w, 20"+5S 3741 ±66** 10,8 ± 0,2*

Саратовская 29 1874 ±23 21,5 ±0,3

Диамант 2 2422 ± 64 16,5 ±0,5

Родина 1813 ± 71 22,3 ± 0,9

*, ** - Р<0,05, Р<0,01, соответственно, по сравнению с сортом-

реципиентом

выводы

1. С помощью генетического анализа выявлен ген «большой морфологии», интрогрессированный в мягкую пшеницу от Ае. speltoides. Действие гена проявляется в образовании длинного рыхлого колоса, подобного по форме колосу Т. spelta. Новый признак спельтоидности интрогрессивной линии 84/98" доминирует над формой колоса мягкой пшеницы и наследуется моногенно. Этот ген обозначен символом Qs.

2. Моносомным анализом установлено, что при создании линии 84/98w в хромосому 5А мягкой пшеницы произошла гомеологичная интрогрессия генов, определяющих озимый образ жизни, спельтоидную форму колоса, наличие остей и мягкий тип эндосперма. В гемизиготном состоянии данная интрогрессия не влияет на течение мейоза. Однако образование гетероморфной пары на генетическом фоне моносомных гибридов по хромосомам 5В и 5D приводит к нарушениям в мейозе.

3. При гибридизации линии 84/98" с различными образцами Т. spelta установлено аддитивное действие гомеоаллельных генов Q и Qs. Впервые показано образование суперспельтоидных гетерозиготных растений с существенно увеличенной длиной колоса и числом колосков.

4. У гибридов линии 84/98w с образцами мягкой пшеницы и спельты в ходе мейоза наблюдаются нарушения, приводящие к образованию моносомиков. Это вызывает нехватку суперспельтоидных растений в расщепляющихся поколениях.

5. Между хромосомой 5А мягкой пшеницы и интрогрессированной хромосомой 5А""Г происходит нормальная рекомбинация на участке между генами, определяющими форму колоса и тип развития. Однако рекомбинация на участке между генами, определяющими тип развития и наличие остей, затруднена вследствие возможной перестройки в хромосоме 5Aintr линии 84/98w.

6. У гибридов с линией 84/98" при конъюгации хромосомы 5А с интрогрессированной хромосомой образуется два типа рекомбинантных хромосом с разной судьбой. Хромосома с маркерными генами Ы и Q элиминируется, тогда как хромосома с генами В1 и Qs передаётся потомству. Это объясняет нехватку фенотипического класса остистых неспельтоидных растений.

7. В интрогрессированной хромосоме 5Amtr обнаружен ген, определяющий структуру эндосперма, гомеологичный локусу На в хромосоме 5DS мягкой пшеницы. Он обозначен символом Ha-Sp. Аллель мягкозёрности гена Ha-Sp взаимодействует с твердозёрным аллелем локуса ha хромосомы 5D мягкой пшеницы, снижая твердозёрность, в результате чего зерно становится полустекловидным.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Симонов А.В., Пшеничникова Т.А., Лапочкина И.Ф. Генетический анализ признаков, интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch. в мягкую пшеницу и определяемых генами хромосомы 5AJ/ Генетика, 2009. Том 45, №7, с 913-919 (перечень ВАК)

2. Pshenichnikova Т.А., Simonov A.V., Ermakova M.F., Chistyakova A.K., Shchukina L.V., Morozova E.V. The effects on endosperm structure of the grain of an introgression from Aegilops speltoides Tausch. into chromosome 5 A of bread wheat // Euphytica, 2010. DOI: 10.1007/sl0681-010-0168-l {перечень ВАК)

3. Khlestkina E.K., Roder M.S., Pshenichnikova T.A., Simonov A.V.. Salina E.A., Borner A. Genes for Anthocyanin Pigmentation in Wheat: Review and Microsatellite-Based Mapping // Chromosome Mapping Research Developments 2008, p. 155 - 175

4. Simonov A.V., Pshenichnikova T.A. // Phenotypic peculiarities of spike in hybrids Fi and F2 between Triticum spelta L. and wheat line with introgression from Aegilops speltoides Tausch // EWAC Newsletter 2008, Proceedings of the 14* International EWAC Conference, 6-10 May 2007, Istanbul, Turkey, p. 145-148

5. Симонов А.В., Пшеничникова T.A. Генетическое изучение спельтоидности у пшеницы с интрогрессией от Aegilops speltoides Tausch // Международная конференция «Научное наследие Н.И. Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» 27-28 ноября 2007 г. // ТСХА

6. Simonov A.V.. Mazurova А.А., Pshenichnikova T.A. Genetic and monosomic analysis of spike speltoidy introgressed into bread wheat from Aegilops speltoides Tausch // Proceedings of the 1 llh International Wheat Genetics Symposium (2008). Sydney: Sydney University Press. P03 6. P. 273-275.

7. Симонов A.B. Генетическое изучение признака спельтоидности, интрогрессированного в мягкую пшеницу от Ае. speltoides. II Достижения и перспективы студенческой науки в АПК // Материалы региональной научной студенческой конференции (20-21 апреля 2006 г.) // ФГОУ ВПО ОмГАУ ч. 1 с. 89-91 Омск.

Подписано к печати 05.10.2010 г. Формат бумаги 60 х 90 1/16, печ. л. 1, уч. изд. л. 0,7

_Тираж 110, Заказ №84_

Ротапринт Института цитологии и генетики СО РАН 630090, Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 10.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Симонов, Александр Владимирович

Список сокращений

Введение • ■

Цели и задачи исследований

Научная новизна работы

Практическая значимость

1. Обзор литературы

1.1. Наследование признаков колоса у спельтоидных форм пшеницы

1.1.1. Исследование спельтоидности цитогенетическими методами

1.1.2. Изучение спельтоидности методами хромосомной инженерии

1.1.3. Молекулярно-генетические исследования морфологии колоса 20 гексаплоидных пшениц

1.2. Изучение локусаЯя, определяющего , * структуру эндосперма 30 зерновки пшеницы

2. Материалы и методы исследования

2.1. Генетический материал, использованный в работе

2.2. Генетический анализ

2.3. Моно сомный анализ

2.4. Изучение признаков, связанных со структурой эндосперма

3. Результаты

3.1. Генетический анализ признаков, интрогрессированных от Aegilops 44 speltoides Tausch в мягкую пшеницу и детерминируемых генами хромосомы 5А

3.2. Взаимодействие интрогрессированного гена Qs с известным геном 49 спельтоидности Q вида Triticum spelta L

3.3. Определение методом моносомного анализа хромосомы, несущей 63 интрогрессированные гены, детерминирующие маркерные признаки у линии 84/98w

3.4. Цитологические и генетические особенности расщепления в 76 поколении F2 гибридов 76/00* х 84/98w и 32/98w х 84/98w

3.4.1. Изучение наследования признаков колоса в поколении F2 77 гибридов ■ . 76/00' х 84/98w

3.4.2. Изучение наследования признаков колоса в поколении F2 гибридов 32/98w х 84/98w

3.5. Изучение влияния интрогрессии от Aegilops speltoides Tausch на структуру эндосперма зерновки

3.5.1. Изучение структуры эндосперма у интрогрессивных линий коллекции «Арсенал»

3.5.2. Изучение структуры эндосперма у моносомных и дисомных гибридов твердозёрных форм с линией 84/98ЛУ

4. Обсуждение

Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетическое изучение признаков, определяющих морфологию колоса и структуру эндосперма зерновки пшеницы (Triticum aestivum L.), интрогрессированных от Aegilops speltoides Tausch"

Актуальность работы

В течение многих веков многими оседлыми народами культивировались различные виды злаков, которые становились продовольственной основой для жизни общества. До сегодняшнего дня стратегическими культурами считаются такие злаки, как пшеница, кукуруза, рис, ячмень, рожь. Из всего разнообразия пшениц наиболее распространены мягкая пшеница {Triticum aestivum L.), из которой выпекают хлеб, и твёрдая пшеница (Triticum durum Desf.), служащая основой макаронных изделий.

Мягкая пшеница является аллогексаплоидным видом, сочетающим в себе три генома (AABBDD) диких диплоидных злаков, произошедших от общего предка. Поэтому мягкой пшенице свойственно наличие серии ортологичных генов, контролирующих самые разные морфологические и физиологические признаки, что отражено в Каталоге генных символов пшеницы (Mcintosh et al., 2003).

Подобно мягкой пшенице такой же сложный геном имеют спельта {Т. spelta L.), шарозёрная пшеница {Т. sphaerococcum Perciv.) и карликовая пшеница (Г. compactum Host). Они являются ближайшими родственниками. Эти пшеницы были разделены на виды Карлом Линнеем благодаря некоторым признакам колоса (Гончаров, 2002). Современные исследования показали, что признаки, выбранные им для классификации, контролируются небольшим числом генов. В Каталоге генных символов пшеницы данные гены приведены в разделе «большой морфологии» (Mcintosh et al., 2003). У шарозёрной пшеницы локализована полная серия ортологичных генов S в хромосомах третьей гомеологической группы (Maystrenko et al., 1998), картированных в прицентромерных районах (Salina et al., 2000). Рецессивный аллель гена s обуславливает формирование зерновок округлой формы, тогда как доминантный аллель S вызывает формирование зерновок удлинённой формы. Ген С, вызывающий компактность колоса и низкорослость растения, локализован у различных образцов карликовой пшеницы в хромосоме 2DL (Ohtsuka Т., Ohtsuka I., 2008; Johnson et al., 2008). Спельта характеризуется удлинённым рыхлым колосом с жёсткими колосковыми чешуями, плотно прилегающими к колосовому стержню, она трудно обмолачивается. У Т. spelta известен лишь один локус О в хромосоме 5AL, вызывающий образование характерного колоса. Таким образом, для признаков компактоидности и спельтоидности ещё предстоит найти недостающие ортологичные гены.

Благодаря лёгкому обмолоту колоса мягкая пшеница получила широчайшее распространение. Таким образом, ген, определяющий лёгкий обмолот, приобретает доместикационное значение. Эту важную роль многие исследователи (De Faris et al., 2006) приписывают гену О, который, помимо характера обмолота, плейотропно контролирует ряд других признаков: плотность и длину колоса, время колошения и цветения, высоту растения. Действие этого гена на длину колоса начинает сказываться на 34-й, а особенно на 37- и 40-й день от посева (Филипченко, 1979). Из недавних молекулярных работ известно, что ген О относится к семейству генов APETALA2, найденных у широкого числа растений и контролирующих развитие цветка (De Faris et al., 2003).

Основная цель выращивания мягкой пшеницы состоит в производстве хлеба. Хлебопекарные свойства муки являются основными характеристиками сорта, на основании которых сорта делятся на сильные, ценные, сорта-филлеры с посредственными свойствами, а также слабые. Из муки ценных сортов получается качественный дрожжевой хлеб. Небольшая добавка муки сильных сортов улучшает хлебопекарные свойства муки сортов-филлеров, которые сами по себе не могут обеспечить структуру хлеба должного уровня. Соответственно Госстандарту зерно продовольственного назначения делится на четыре указанных класса, при этом каждый год составляются списки сортов, соответствующих нормативам (Белоусова, 1998).

Объединение в одном сорте устойчивости к биотическим и абиотическим факторам, урожайности и высокого качество зерна является очень сложной задачей. Обычно сорт с великолепными данными по какому-либо признаку имеет ряд недостатков, и их исправляют, используя альтернативных доноров. Так, сорт Саратовская 29 с непревзойдёнными технологичными качествами лёг в основу многих современных яровых сортов Сибири и Казахстана (Лихенко, 2008). В итоге многие современные сорта являются генетически очень близкими, а это отрицательно сказывается на разнообразии генофонда пшеницы. Возникают новые расы возбудителей болезней, преодолевающие механизмы устойчивости сорта, изменяются климатические условия.

В качестве метода обогащения генофонда мягкой пшеницы можно использовать отдалённую гибридизацию, а родственные виды злаков могут служить ценными источниками новых генов. Для передачи новых ценных признаков мягкой пшенице, а также для установления эволюционных взаимосвязей её с другими видами, создаются линии с генетическим материалом других видов. Это могут быть линии с замещёнными или добавочными хромосомами, интрогрессивные линии с фрагментарными вставками участков хромосом разного размера. В том числе вовлекается в генетические исследования Aegilops speltoides Tausch — диплоидный злак, вероятный донор геномов В и G полиплоидных пшениц. С использованием этого донора создана серия интрогрессивных линий мягкой пшеницы «Арсенал» на основе сорта Родина (Лапочкина, Волкова, 1994). Образцы этой коллекции обладают устойчивостью к фитопатогенам, характеризуются новыми морфологическими и физиологическими чертами. В частности, у образцов данной коллекции найдены гены опушения листовой пластины Н12, безвосковости колоса W21, новые аллели генов, контролирующих окраску колоса Rgl и синтез запасных белков Gli-Bl (Пшеничникова и др., 2005).

Таким образом, на сегодняшний день известны лишь некоторые серии ортологичных генов, и генов «большой морфологии» в частности. С одной стороны, создание коллекций линий мягкой пшеницы с генетическим материалом родственных видов позволяет расширить её генетическое разнообразие, в том числе по хозяйственно ценным признакам. С другой стороны, такие коллекции дают возможность изучать генетику родственных видов пшеницы, как на модельном полиплоидном объекте с довольно развитым методическим инструментарием.

Цели и задачи исследований

Целью работы стала характеристика генов, интрогрессированных в мягкую пшеницу от дикого диплоидного злака Ае. speltoid.es Tausch., определяющих морфологию колоса, тип развития и структуру эндосперма зерновки, а также выявление их взаимодействия с известными аналогичными генами мягкой пшеницы.

Для её достижения были поставлены следующие задачи:

• установить характер генетического контроля спельтоидности и остистости колоса, а также озимости у интрогрессивной линии 84/98w в новой генотипической среде используя гибридизацию с образцами мягкой пшеницы;

• определить хромосомную локализацию интрогрессированных генов, контролирующих морфологию колоса и тип развития растения, в пределах генома мягкой пшеницы с помощью моносомного анализа;

• изучить характер взаимодействия интрогрессированного гена, определяющего спельтоидную форму колоса, с известными аллелями гена Q, детерминирующего морфологию колоса мягкой пшеницы и Т. spelta\

• исследовать особенности конъюгации хромосом в мейозе у гибридов между линиями, имеющими интрогрессию от Ае. speltoides, образцами Т. spelta, сортами и моносомными линиями мягкой пшеницы;

• исследовать влияние интрогрессии от Ае. speltoides на структуру эндосперма зерновки мягкой пшеницы.

Научная новизна работы

В настоящей работе:

• впервые найдены и охарактеризованы новые гомеоаллельные гены и На-Бр, интрогрессированные от Ае. speltoid.es, один из которых относится к «генам большой морфологии» злаков, а другой определяет структуру эндосперма зерновки пшеницы;

• впервые обнаружено аддитивное действие генов гомеоаллельной серии ¡2 (спельтоидности), отвечающих за морфологию колоса;

• показана избирательность передачи рекомбинантных хромосом при образовании гамет в мейозе у гибридов Бь полученных от скрещивания интрогрессивной линиии 84/98w с образцами мягкой пшеницы и спельты;

• охарактеризовано взаимодействие нового доминантного аллеля интрогрессивного гена мягкозёрности с известным рецессивным аллелем локуса На мягкой пшеницы, влияющего на структуру эндосперма.

Практическая значимость

Пополнение семейства ортологичных генов пшеницы позволяет создавать формы с более широкой градацией проявления признаков колоса и структуры эндосперма зерновки. Это позволяет увеличить генетическое разнообразие мягкой пшеницы по хозяйственно-ценным признакам и удовлетворить запросы селекционеров при отборе адекватно меняющимся условиям среды и требованиям сельскохозяйственного производства.

1. Обзор литературы

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Симонов, Александр Владимирович

104 Выводы:

1. С помощью генетического анализа выявлен ген «большой морфологии», интрогрессированный в мягкую пшеницу от Ае. зреЪогйеБ. Действие гена проявляется в образовании длинного рыхлого колоса, подобного по форме колосу Т. БреЫа. Новый признак спельтоидности интрогрессивной линии 84/98™ доминирует над формой колоса мягкой пшеницы и наследуется моногенно. Этот ген обозначен символом О?.

2. Моносомным анализом установлено, что при создании линии 84/98лу в хромосому 5А мягкой пшеницы произошла гомеологичная интрогрессия генов, определяющих озимый образ жизни, спельтоидную форму колоса, наличие остей и мягкий тип эндосперма. В гемизиготном состоянии данная интрогрессия не влияет на течение мейоза. Однако образование гетероморфной, пары на генетическом фоне моносомных гибридов по хромосомам 5В и 5И приводит к серьёзным нарушениям в мейозе.

3. При гибридизации линии 84/98™ с различивши образцами Т. зрека установлено аддитивное действие гомеоаллельных генов О и О5. Впервые показано образование суперспельтоидных гетерозиготных растений с существенно увеличенной длиной колоса и числом колосков.

4. У гибридов линии 84/98™ с образцами мягкой пшеницы и спельты в ходе мейоза наблюдаются нарушения, приводящие к образованию моносомиков. Это вызывает нехватку суперспельтоидных растений в расщепляющихся поколениях.

5. Между хромосомой 5 А мягкой пшеницы и интрогрессивной хромосомой 5Аш1г происходит нормальная рекомбинация на участке между генами, определяющими форму колоса и тип развития. Однако рекомбинация на участке между генами, определяющими тип развития и наличие остей, затруднена вследствие возможной перестройки в интрогрессированной хромосоме 5А1тг линии 84/98™.

6. У гибридов с линией 84/98w при конъюгации хромосомы 5А с интрогрессированной хромосомой образуется два типа рекомбинантных хромосом с разной судьбой. Хромосома с маркерными генами Ы и Q элиминируется, тогда как хромосома с генами В1 и g5 передаётся потомству. Это объясняет нехватку фенотипического класса остистых неспельтоидных растений.

7. В интрогрессивной хромосоме 5Amtr обнаружен ген, определяющий структуру эндосперма, гомеологичный локусу На в хромосоме 5DS мягкой пшеницы. Он обозначен символом Ha-Sp. Аллель мягкозёрности гена Ha-Sp взаимодействует с твердозёрным аллелем локуса ha хромосомы 5D мягкой пшеницы, в результате чего зерно становится полустекловидным, и снижает твердозёрность.

Заключение

В 20-х годах прошлого века Ю.А. Филипченко, изучая наследование формы колоса пшеницы (ТгШсит аеБНуит), провёл детальные исследования со множеством гибридных комбинаций различных сортов, а также образцов Т. яреНа и Т. сотрасШт. Он указал на наличие множества генов, отвечающих за параметры колоса, установил характер их действия и взаимодействия. Им было установлено, в частности, что у гибридов Т. аеяНтт и Т. яреНа доминирует спельтоидная форма колоса. Собственно, благодаря гену О, плейотропно воздействующему на форму колоса, характер обмолота, длину колосоножки и время цветения, ныне Т. хреНа и Т. аевНуит относятся к разным видам. Поэтому ген О в Каталоге генных символов пшеницы отнесён в раздел генов «большой морфологии». К сожалению, работы Ю.А. Филипченко не стали широко известными и не получили своего продолжения. Параллельно за рубежом развивалось новое направление генетики - экспериментальный мутагенез. Были получены мутанты мягкой пшеницы с рецессивной спельтоидностью, отличной от Т. БреНа. Работы Э. Сирса с анеуплоидами показали, что на форму колоса влияет доза хромосомы 5А, что позволило локализовать ген формы колоса в данной хромосоме. Однако из анализа анеуплоидов по хромосоме 5А следовало, что ген () является скорее ингибитором спельтоидной формы колоса. Таким образом было решено, что мягкая пшеница имеет доминантный аллель гена (2, тогда как её мутанты (а заодно и спельта) - рецессивный q.

Из данной работы следует, что нельзя однозначно приравнивать мутации мягкой пшеницы, вызывающие спельтоидность, к спельтоидности дикого типа. Аналогично спельте, спельтоидность дикого типа, унаследованная реципиентным сортом мягкой пшеницы Родина от донора Aegilops 8ре1ЫйеБ, доминирует над формой колоса мягкой пшеницы. Выявлено взаимодействие этих генов у гибридов Т. БреНа и линии мягкой пшеницы с интрогрессией от Ае. 8ре1Шс1е8. Их гибриды характеризуются значительно удлинённым суперспельтоидным колосом с большим количеством колосков, по сравнению с родительскими формами. Таким образом, показано существование гомеоаллелей гена О, о чём ранее не предполагалось, и работы в данном направлении не велись. В работе изучены несколько гибридных комбинаций спельтоидных растений, включающих три образца Т. spelta, замещённую линию Chinese Spring / T.spelta 5А и линию 84/98w из коллекции «Арсенал» с интрогрессией от Ае. speltoides. Была показана гомеоаллельность интрогрессированного гена спельтоидной формы колоса известному гену О от Т. spelta. В будущем интересно было бы получить суперспельтоидное растение с генами О от Т. spelta и Ае. speltoides в гомозиготном состоянии, например, заменив хромосому 5В на хромосому с интрогрессией.

В отличие от Т. spelta, изученные линии 84/98w и CS / T.spelta 5А со спельтоидной формой колоса .характеризуется лёгким обмолотом. Из проведённых экспериментов следует, что одного лишь дикого аллеля гена О недостаточно, чтобы колос приобрёл плохой обмолот. По-видимому, в геноме мягкой пшеницы произошли и некоторые другие изменения, отличающие её от Т. spelta. Так, в нашей коллекции есть стародавний сорт мягкой пшеницы Голубка, характеризующийся очень рыхлым спельтоидным колосом, но лёгким обмолотом. Ген О оказывает плейотропный эффект на форму колоса, длину колосоножки и высоту растения в целом, а также на время цветения. Сорт Голубка также является довольно высокостебельным, что в современных условиях механизированного возделывания неактуально, но было необходимо при связывании стеблей в снопы. Из этого может следовать, что ген формы колоса Q может не иметь исключительной роли в доместикации пшеницы. Однако генетику формы колоса Голубки следует изучить в дальнейшем. Интересно было бы также получить растение с плотным колосом, но плохим обмолотом, если такое возможно.

Молекулярными методами на карты хромосом пшеницы уже нанесено множество генов, в том числе и ген Q. Он расположен в хромосоме 5А вблизи маркера Хрзг370. В будущем также можно будет выяснить точное о положение интрогрессированного гена <2 , что может подтвердить его гомеоаллельность. Ген О мягкой пшеницы имеет высокую гомологию с генами развития цветка, входящими в семейство АРЕТАЬА-2. Это, по-видимому, универсальные регуляторные элементы, поскольку они найдены у различных видов и семейств цветковых растений. Возможно, в будущем с помощью молекулярных исследований удастся объяснить эффект п взаимодействия двух генов Q и Q , заключающийся в появлении суперспельтоидных растений.

Мягкая пшеница является стратегической культурой, основой для производства хлебобулочных и кондитерских изделий. В соответствии с назначением к зерну пшеницы предъявляются свои строгие технологические требования. Для производства качественного дрожжевого хлеба требуется высокая твердость зерна, из которого получается мука высших сортов. Напротив, для производства бездрожжевых изделий, пряников, печенья, предпочтительна мука мягкозёрных сортов. Таким образом, твердозёрность у мягкой пшеницы является важнейшим технологическим показателем, определяющим пригодность зерна для конкретных продовольственных целей. С твердозёрностью тесно коррелирует другой признак -стекловидность зерна. Эти признаки контролируются у пшеницы единственным локусом На. Нами найден новый ген На-Бр, интрогрессированный в мягкую пшеницу от Ае. зреиогйез. Он снижает твердозёрность и стекловидность зерна у высокотехнологичных сортов пшеницы. Это расширяет генетическое разнообразие по данному признаку и способствует большей пластичности в селекции пшеницы на заданные технологические параметры. о

Найденные гены Q и На-8р пополняют семьи ортологичных генов сходного действия и принадлежащих разным геномам, что свойственно мягкой пшенице как аллополиплоидному виду.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Симонов, Александр Владимирович, Новосибирск

1. Арбузова B.C., Ефремова Т.Т., Лайкова Л.И. Анализ признаков продуктивности колоса почти изогенных линий мягкой пшеницы сорта Саратовская 29 с введёнными чужеродными генами-маркерами // Генетика 2010. Т. 46. № 4. С. 473-480.

2. Белоусова Е.М. Сильные и ценные пшеницы как основа заготовки высококачественного зерна // Тез. докл. Первая Международ, конф. «Качество зерна, муки и хлеба» Россия, Москва, 4-8 мая 1998. 97 с.

3. Васильев Б.И., Каменик И.А. К генетике спельтоидов // Труды Ин-та Генетики. 1935, № Ю. Изд. АН СССР Москва - Ленинград. 1935. С. 7-17.

4. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц их сородичей. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. 252 с.

5. Декапрелевич Л.Л. Случай возникновения мутации среди чистой линии пшеницы // Тр. Тифлисск. Бот. сада. 1929.

6. Делоне Л. Н. Опыты по рентгенизации пшениц. // Тр. Научного института селекции Союзсахара. 1930. № 62.

7. Ефремова Т.Т., Лайкова Л.И., Арбузова B.C., Попова О.М. Сохранение генетического разнообразия анеуплоидных и замещённых линий мягкой пшеницы и их использование // Вестник ВОГиС 2008. Т. 12. №4. С. 662-671.

8. Козьмина Н.П. Зерноведение // М.: Заготиздат- 1955. 282 с.

9. Лапочкина И.Ф., Волкова Г.А. Создание коллекций замещённых и дополненных хромосомами Aegilops speltoides Taush. линий яровой мягкой пшеницы // Генетика 1994. Т. 30. С. 86-87.

10. Лихенко Е.И. Использование в селекции яровой мягкой пшеницы мирового генофонда и местных сортов (к 50-летию районирования сорта Саратовская 29) // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки 2008. № 1.

11. Майстренко О.И. Создание серий моносомных линий у мягкой пшеницы Triticum aestivum L. и их использование в генетических исследованиях // Цитогенетика пшеницы и её гибридов. М.: Наука -1971. Глава 3. С. 57-93.

12. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: 1988.

13. Рокицкий П.Ф. Введение в статистическую генетику. Минск: Изд. «Вышейшая школа», 1974. 448 с.

14. Сапегин A.A. О массовом образовании спельтоидов при рентгенизации // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. 1934.

15. Силкова О.Г., Перемыслова Е.Э., Щапова А.И., Шумный В.К. Генетическая регуляция деления центромерных районов унивалентных хромосом ржи и пшеницы в анафазе I мейоза ди-моносомиков // Генетика-2008. Т. 44. № 1. С. 102-111.

16. Филипченко А.Ю. Генетика мягких пшениц. 2-ое издание под ред. В.Ф. Любимовой. М.: Наука. 1979. 312 с.

17. Хакимова А.Г., Митрофанова О.П. Пуроиндолины в связи сперспективами селекции мягкой пшеницы на качество и устойчивость (обзор иностранной литературы) // Сельхоз. биол. 2009. № 1. С. 3-15.

18. Цильке P.A. Генетика, цитогенетика и селекция растений. Собрание научных трудов. Новосибирск: Новосиб. гос. аграр. ун-т. 2003. 620 с.

19. Цильке Р.А. Прикладная генетика: курс лекций. Новосибирск: Новосиб. гос. аграр. ун-т. 2006. - 390 с.

20. Чёрный И.В., Чёрная М.А. Гибридологический анализ признака «ветвистость колоса» и его влияние на формирование элементов продуктивности у мягкой пшеницы // Генетические основы признаков продуктивности растений. Новосибирск: ИЦиГ СО РАН - 1992. С. 65-89.

21. Arbuzova V.S., Efremova Т.Т., Laikova L.I., Maystrenko O.I., Popova O.M., Pshenichnikova T.A.The development of precise genetic stocks in two wheat cultivars and their use in genetic analysys // Euphytica 1996. V. 89. P. 11-15.

22. Barlow K.K., Buttrose M.S., Simmonds D.H., Vesk M. The nature of the starch-protein interface in wheat endosperm. // Cereal Chem 1973. V. 50. P. 443^153.

23. Burdenyuk-Tarasevych L.A., Zlatska A.V., Korol L.V., Shytikova Yu.V.

24. Systems mutations revealed in the national collection of Chernobyl mutantsthof common wheat // Proceedings of the 11 International Wheat Genetics Symposium. Sydney: Sydney University Press 2008. P218.

25. Caldwell K.S., Langridge. P., Powell W. Comparative sequence analysis of the region harboring the hardness locus in barley and its colinear region in rice//Plant Physiol. 2004. V. 136. P. 3177-3190.

26. Cane K., Spackman M., Eagles H.A. Puroindoline genes and their effects on grains quality traits in southern Australian wheat cultivars // Aust. J. Agr. Res.-2004. V. 55. P. 89-95.

27. Chuck G., Meeley R.B., Hake S. The control of maize spikelet meristem fate by the APETALA2-like gene indeterminate spikelet 1 // Genes Dev. -1998. V. 12. P. 1145-1154.

28. Dobrovolskaya O., Martinek P., Voylokov A.V., Korzun V., Róder M.S., Borner A. Microsatellite mapping of genes that determine supernumerary spikelets in wheat (T\ aestivum) and rye (S. cereale) // Theor. Appl. Genet. -2009. V. 119. P. 867-874.

29. De Faris J., Fellers J.P., Brooks S.A., Gill B.S. Bacterial artificial chromosome contig spanning the major domestication locus Q in wheat and identification of a candidate gene // Genetics 2003. V. 164. P. 311-321.

30. De Faris J., Zhang Z., Fellers J.P., Gill. B.S. Micro-colinearity between rice, Brachypodium, and Triticum monococcum at the wheat domestication locus QII Funct. Integr. Genomics. 2008. V. 8. P. 149-164.

31. De Faris J., Simons K J., Zhang Z., Gill B. S. The wheat super domestication gene Q II Wheat Information Service 2006. No. 100. P. 129148.

32. Gale M.D., Atkinson M.D., Chinoy C.N., Harcourt R.L., Jiu J., Li Q.Y., Devos K.M. Genetic maps of hexaploid wheat // Proceedings 8th International Wheat Genetics Symposium. Beijing: China Agricultural Scientech Press 1995. P. 29-40.

33. Galiba G., Quarrie S.A., Sutka J., Morgounov A., Snape J.W. RFLP mapping of the vernalization (Vrnl) and frost resistance (Frl) genes on chromosome 5A of wheat // Theor. Appl. Genet. 1995: V. 90. P. 1174— 1179

34. Gautier M.F., Cosson P, Guirao A, Alary R, Joudrier P Puroindoline genes are highly conserved inn diploid ancestors wheats and related species but absent in tetraploid Triticum species // Plant Sci. 2000. V. 153. P. 81-91.

35. Gil-Humanes J., Pistón F., Martín A., Barro F. Comparative genomic analysis and expression of the APETALA2-\ikQ genes from barley, wheat,and barley-wheat amphiploids // BMC Plant Biology 2009. doi: 10.1186/1471-2229-9-66. 13 p.

36. Giroux M.I., Morris C.F. A glycine to serine change in puroindiline b is accosiated with wheat grain hardness and low levels of starch-surface friabilins // Theor. Appl. Genet. 1997. V. 95. P. 857-864.

37. Giroux M.I., Morris C.F. Wheat grain hardness results from highly conserved mutations in the friabilin components puroindoline a and puroindoline b // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998. V. 95 P. 6262-6266.

38. Jantasuriyarat C., Vales 1 M. I., Watsonl C. J. W., Riera-Lizarazul O. Identification and mapping of genetic loci affecting the free-threshing habit and spike compactness in wheat ( Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 108. P. 261-273.

39. Jofuku K.D., Boer BGWd, Montagu M.V., Okamuro J.K. Control of arabidopsis flower and seed development by the homeotic gene APETALA2 // The Plant Cell 1994. V. 6. P. 1211-1225.

40. Johnson E.B., Nalam V.J. Zemetra R.S. Riera-Lizarazu O. Mapping the compactum locus in wheat (Triticum aestivum L.) and its relationship to other spike morphology genes of the Triticeae II Euphytica 2008. V. 163. P. 193-201.

41. Kato K., Miura H., Akiyama M., Kuroshima M., Sawada S. RFLP mapping of three major genes, Vrnl, Q and B1 on the long arm of chromosomes 5 A of wheat // Euphytica 1998. V. 101. P. 91-95.

42. Kato K., Miura H., Akiyama M., Sawada S. QTL mapping of genes controlling ear emergence time and plant height on chromosome 5A of wheat//Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 472-477.

43. Kosuge K., Watanabe N., Kuboyama T., Melnik V.M., Yanchenko V.I., Rosova M.A., Goncharov N.P. Cytological and microsatellit mapping of mutant genes for spherical grain and compact spikes in durum wheat // Euphytica-2008. V. 159. P. 289-296.

44. Kovalczyk K., Miazga D. Worland A.J. Pleiotropic effects of Ppd-Al, Ppd-Bl and Ppd-Dl genes in recombinant lines of common wheat iniL

45. Polland I I Proceeding of the 13 International EWAC conference. EWAC Newsletter 2006. P. 41-45.

46. Law C.N., Worland A.J., Giorgi B. The genetic control of ear-emergence time by chromosomes 5 A and 5D of wheat // Heredity 1976. V. 36. P. 4958.

47. Law C.N., Sutlca J., Worland A.J. A genetic study of day-length response in wheat//Heredity- 1978. V. 41(2). P. 185-191.

48. Lillemo M., Simeone M.C., Morris C.F. Analysis of puroindoline a and b sequences from Triticum aestivum cv. «Penawawa» and related diploid taxa // Euphytica 2002. V. 126. P. 321-331.

49. Luo M.C., Yang Z.L., Dvorak J. The Q locus of Iranian and European spelt wheat // Theor. Appl. Genet. 2000. V. 100. P. 602-606.

50. Mac Key J. Neutron and X-ray experiments in wheat and a revision of the speltoid problem // Hereditas 1954. V. 40. P. 65-180.

51. Martin J.M., Frohberg R.C., Morris C.F., Talbert L.E. and Giroux M.J. Milling and bread baking traits associated with puroindoline sequence type in hard red spring wheat // Crop Sci. 2001. V. 41. P. 228-234.

52. McFadden E.S., Sears E.R. The origin of Triticum spelta and its free-threshing hexaploid relatives. // Heredity March, 1946. V. XXXVII. № 3. P. 81-89.

53. McFadden E. S., Sears E. R. The origin of Triticum spelta and its free-threshing hexaploid relatives (Continued from the March Issue) Hybrids of Synthetic T. spelta with Cultivated Hexaploids // Heredity March, 1946. V. XXXVII. № 4. P. 107-115.

54. Mcintosh R.A., Yamazaki Y., Devos K.M., Dubcovsky J., Rogers J., Appels R. Catalogue of Gene Symbols for Wheat. 2003. (http ://www. grs. nig, ac. j p ,/wheat/komugi/genes/ ).

55. Morris C.F., Simeone M.C., Gill B.S., Mason-Gamer R.J., Lillemo M. Comparison of puroindoline sequences from various diploid members of the Trticieae and modern cultivated hexaploid wheats // Proceeding of the 11thL

56. Cereal and Bread Congress and of the 50 Australian Cereal Chemistry Conference, 2001. P. 678-681.

57. Morris C.F. Puroindolines: the molecular genetic basis of wheat grain hardiness // Plant Molecular Biol. 2002. V.48. P. 633-647.

58. Muramatsu M. Phenotypic expression of the Vulgare gene Q in tetraploid wheat // Wheat Genetics Symposium, New Delhi, Department of Agronomy, College of Agricultural Science, Okayama University, Okayama, Japan. 1978. P. 92-102.

59. Muramatsu M. Dosage effect of the spelta gene Q of hexaploid wheat // Department of Field Crops, University of Missouri, Columbia, Missouri. October 8, 1962. P. 469-482.

60. Nilsson-Ehle H. Multiple Allelomorphe und Komplexmutationen beim Weizen (Untersuchungen uber Speltoidmutationen beim Weizen. II) // Hereditas 1920. V. 1. P. 277-311.

61. Ohtsuka T., Ohtsuka I. Synthesis of a hexaploid club wheat and analysisthabout the homoeo-alleles of club gene C II Proceedings of the 11 International Wheat Genetics Symposium. Sydney: Sydney University Press 2008. P297.

62. Pshenichnikova T.A., Maystrenko O.I. Inheritance of genescoding for gliadin and glume colour introgressed into Triticum aestivum from a synthetic wheat // Plant Breeding 1995. V. 114. P. 501-504.

63. Rowland G.G., Kerber E.R. Telocentric mapping in hexapliod wheat of genes for leaf rust resistance and other characters derived from Aegilops squarosa. II Canadian Jour, of Genet, and Cytol. 1974. V. 16, P. 137-144.

64. Salina E., Borner A., Leonova I., Korzun V., Laikova L., Maystrenko O., Roder M.S. Microsatellite mapping of the induced sphaerococcoid mutation genes in Triticum aestivum II Theor. Appl. Genet. 2000. V. 100. P. 686— 689.

65. Sears E.R. Nullisomic analysis in common wheat // American Naturalist -1953. V. 87. P. 245-252.

66. Sears E.R. The aneuploids of common wheat // Missouri Agric. Stat. Res. Bull.-1954. V. 572. P. 1-59.

67. Sears E.R. The mapping of genes using telocentric chromosomes // EWAC Newsletter 1968. V. 1. P. 34-36.

68. Simons K.J., Fellers J.P., Trick H.N., Zengcui Zhang, Yin-Shan Tai, Gill B.S., De Faris J. Molecular characterization of the major wheat domestication gene Q11 Genetics 2006. V. 172. P. 547-555.

69. Simonetti M.C., Bellomo M.P., Laghetti G., Perrino P., Simeone R., Blanco A. Quantitative trait loci influencing free-threshing habit in tetraploid wheats // Genetic Resources and Crop Evolution 1999. V. 46. P. 267-271.

70. Sourdille P., Perretant M.R., Charmet G., Leroy P., Gautier M.F., Joudrier P., Nelson J.C., Sorrells M.E., Bernard, M. Linkage between RFLP markers and genes affecting kernel hardness in wheat. Theor. Appl. Genet. 1996. V. 93. P. 580-586.

71. Sourdille P., Tixier M.H., Charmet G., Gay G., Cadalen T., Bernard S., Bernard M. Location of genes involved in ear compactness in wheat {Triticum aestivum) by means of molecular markers // Molecular Breeding -2000. V. 6. P. 247-255.

72. Symes K.J. The inheritance of grain hardness in wheat as measured by the particle size index. // Aust. J. Agric. Res. 1965. V. 16. P. 113-123.

73. Swaminatan M.S., Rao M.V.P., Macro-mutations and sub-specific differentiation in Triticum // Proceeding of the 2nd Intern. Wheat Genet. Symp. 1961.

74. Taddei F., Conti S., Gazza L., Pogna N.E. Puroindolines polymorphism and kernel texture in einkorn {Triticum monococcum) II Proceedings of the 11th International Wheat Genetics Symposium. Sydney: Sydney University Press-2008. P035.

75. Tranquilli G., Lijavetzky D., Muzzi G., Dubcovslcy J. Genetic and physical characterization of grain texture-related loci in diploid wheat. // Mol. Gen. Genet. 1999. V. 262. P. 846-850.

76. Tsunewalci K. Monosomic and conventional gene analyses in common wheat. IV. Glume hairiness and ear density. // Jap. Jour. Genet. 1961. V. 36. № 3-4. P. 55-62.

77. Watkins A.E. Genetic and cytological studies in wheat. IV. // Plant Breeding Institute, School of Agriculture, Cambridge 1927. P. 81-96.

78. Wenguang Cao, Scoles G.J., Hucl P. The genetics of rachis fragility and glume tenacity in semi-wild wheat // Euphityca 1997. V. 94. P. 119-124.

79. Yanaka M., Takata K., Ikeda T.M. Addition of chromosome 5H of Hordeum species to wheat enhances grain softness // Proceedings of the 11th International Wheat Genetics Symposium. Sydney: Sydney University Press 2008. P258.