Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетика изоферментов Aegilops tauschii

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетика изоферментов Aegilops tauschii"

На правах рукописи

ДУДНИКОВ Александр Юрьевич

ГЕНЕТИКА ИЗОФЕРМЕНТОВ АЕОЬОРБ ТАШСНП

Генетика-03.00.15

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск 2005

Работа выполнена в лаборатории хромосомной инженерии злаков Института цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск, Россия.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: Академик РАН

Шумный Владимир Константинович Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Доктор биологических наук, профессор

Захаров Илья Кузьмич Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Доктор биологических наук, профессор Высоцкая Людмила Васильевна, Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ: Центральный сибирский ботанический

сад СО РАН, г Новосибирск

Зашита диссертации состоится "ЗО "^¿kDoflJ 2005 г. на заседании диссертационного совета по защите диссертаций нб Соискание ученой степени доктора биологических наук (Д-003.011.01) в Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: 630090, г. Новосибирск-90, проспект академика Лаврентьева, 10, факс: (3832) 333-12-78, e-mail: dissov@bionet.nsc.ru

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

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета /

доктор биологических наук ——--А.Д. Грузде»

пШГ

& 99

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интерес к изучению генетики Aegilops tauschii Coss. связан прежде всего с тем, что геном этого диплоидного злака вошёл в состав генома мягкой пшеницы. Из диких родичей пшеницы, Ае. tauschii считается наиболее важным потенциальным видом-донором для переноса хозяйственно-ценных генов в мягкую пшеницу (Kimber, Feldman, 1987). В свою очередь, интерес к изучению ферментных генов у Ае. tauschii в значительной степени обусловлен тем, что результаты исследований, проведённых в Институте Эволюци (г. Хайфа, Израиль) на дикой пшенице Triticum dicoccoides и ячмене Hordeum spontaneum, свидетельствуют, что полиморфизм ферментных генов у этих видов имеет адаптивный характер (Nevo et al., 1986а, b; Nevo, Beiles 1989; Nevo et al, 1991), а исследования отдельных "модельных" ферментных генов у Drosophila melanogaster (Chambers, 1988; Eanes et al, 1996), Fundulus heterochtus (Powers ei al, 1991) и бабочек рода Colias (Watt, 1992) убедительно доказали, что аллельный полиморфизм этих генов попадает под действие естественного отбора.

Ранее у Ае. tauschii был описан аллельный полиморфизм нескольких генов, кодирующих такие ферменты, как эстераза (Nakai, 1978, 1979; Jaaska,

1980), глутаматоксалоацетатгрансаминаза, алкогольдегидрогеназа (Jaaska,

1981), а-амилаза (Nishikawa et al., 1980), однако систематического исследования большого числа ферментных локусов у Ае. tauschii до сих пор проведено не было.

Ферментные локусы представляют интерес не только per se - как гены, белковые продукты которых исключительно важны для жизнедеятельности организма; они также полезны как генетические маркёры. В этом качестве они могут использоваться для решения проблем популяционной генетики, частной генетики и систематики Ае. tauschii. Так, например, проблемой в области систематики является вопрос о подвидовом делении Ае. tauschii. Практически все исследователи используют систему А. Эйга, разделившего Ае. tauschii на подвиды tauschii и strangulata (Eig, 1929), однако разные исследователи подразумевают под этими названиями совершенно различный материал (Kihara, Tanaka, 1958; Jaaska, 1981). Как следствие, в последней и наиболее капитальной монографии по систематике рода Aegilops (van Slageren, 1994) этот вопрос оставлен полностью открытым и разделение Ае. tauschii на подвиды не проводится.

Одной из проблем в области частной генетики Ае. tauschii является вопрос о генетическом контроле типа развития (яровой либо озимый). Результаты изучения Т. топососсит и Н. vulgare показали, что тип развития у этих диплоидных видов трибы Triticeae контролируется генами, относящимися к ортологическим группам генов Vrn-1, Vm-2, Vrn-3 (Takahashi, Yasuda, 1971; Laurie et al., 1995; Dubcovsky et al., 1998; Mcintosh et al., 1998). Какой главный ген (или гены) определяют тип развития у Ае. tauschii было ранее неизвестно.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ { БИБЛИОТЕКА ]

п^тМ!

" ■ «j» А

Цель и задачи исследования. Целью данной работы было изучение полиморфизма и частной генетики изоферментов у А е. tauschii. Соответственно, конкретные задачи, связанные с изучением аллельной вариабельности ферментных генов в природных популяциях Ае. tauschii, характеристик Ае. tauschii как объекта популяционно-генетических исследований и локализацией ферментных локусов на генетической карте, были следующими:

1. Изучить внутривидовую дивергенцию и популяционно-генетическую структуру А е. tauschii.

2. Выявить пространственные паттерны аллельной вариабельности ферментных генов у Ае. tauschii.

3. Выявить "новые" полиморфные фермент-кодирующие гены и провести их локализацию.

4. Используя изоферменты как генетические маркёры, выявить главный ген(ы) контролирующий тип развития у Ае. tauschii.

5. Выявить генетические сцепления между фермент-кодирующими локусами у Ае. tauschii.

Научная новизна. Впервые проведено систематическое изучение полиморфизма ферментных генов у Ае. tauschii с использованием подходов, принятых в популяционной генетике. Для анализа были взяты образцы из мировых генетических коллекций, представляющие весь ареал вида, а также был использован материал собственных сборов, проведённых в Закавказье. Весь материал (744 индивидуальных растения) был проанализирован по широкому набору ферментных локусов (от 21 до 27).

Впервые изучена популяционно-генетическая структура Ае. tauschii, и показана высокая степень генетической дифференциации локальных популяций вида.

Впервые выработан морфологический критерий (подвидовой индекс "SI"), объективно отражающий внутривидовую дифференциацию Ае. tauschii. Проведение многомерного статистического анализа биохимического полиморфизма, совместно с изучением морфологии Ае. tauschii, позволило решить проблему подвидового состава этого вида. Впервые было выявлено чёткое разделение Ае. tauschii на два подвида и найден простой биохимический критерий ("быстрая" кислая фосфатаза, АСРН1) для их таксономического определения.

У Ае. tauschii описаны неизвестные ранее в трибе Triticeae гены Acphl и Est5. Проведена локализация на генетической карте теш. Acphl и хромосомная локализация гена Est5.

Впервые у Ае. tauschii выявлен полиморфизм по следующим ферментным генам: Асо2, Acphl, Acph4, Ак, Cat2, Est5, Lap, Mdhl, Mdh2, Nadhdl, Nadhd2, Pgm.

Впервые выявлено, что тип развития у Ае. tauschii контролируется одним кодоминантным главным геном. Показано, что этот ген принадлежит к

ортологичной группе генов Vm-2. Таким образом, впервые описан ген Vm-2 в геноме D.

Впервые выявлены генетические сцепления между генами: Est5 - Nadhd2 в хромосоме 3; Vrn-D2 - Асо2 - Cati • Pgm - Nadhdl в хромосоме 4; Es 12 - Goí2 в хромосоме 6; определены соответствующие значения частот рекомбинации.

Практическая ценность. В практическом плане, полученные данные по генетической структуре популяций Ае. tauschii и пространственной структуре генетического полиморфизма на ареале вида существенны для сохранения генетического ресурса вида и его использования в селекции возделываемых пшениц.

Локализация у Ае. tauschii гена Vm-D2 дает возможность использовать этот ген в селекции возделываемых пшениц, а также в создании тестерных линий Т. aestivum.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на 11-й международной конференции EWAC, 24 -28 июля 2000 г., Новосибирск; а также на отчётных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН.

Публикации. По результатам исследования опубликовано, 10 работ (включая 1, принятую в печать), из них 7 - статьи в международных журналах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, глав, где приведены результаты работы и их обсуждение, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 131 странице печатного текста, включая 11 таблиц и 32 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 138 работ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Полиморфизм ферментных локусов был изучен на следующем материале Ае. tauschii. 1. ("Т") Материал, собранный автором в Закавказье (Армения, Азербайджан, Дагестан) в 20-ти первичных местообитаниях Ае. tauschii, всего 357 растений. 2. ("V") 154 образца из мировой коллекции ВИР (С.-Петербург), представляющие весь ареал вида, всего 308 растений. 3. ('Т') 79 образцов Ае. tauschii из коллекции Университета г. Киото (Япония), собранных в Иране -по одному растению из образца, т. к. известно, что данные образцы фактически являются линиями.

Использовались ферментные системы: аконитатгидратаза (ACO), кислая фосфатаза (АСРН), аденилаткиназа (АК), альдолаза (ALD), каталаза (CAT), эндопептидаза (ЕР), эстераза (EST), гицеральдегид-3 -фосфатдегидрогеназа (GAPD), глутаматдегидрогеназа (GDH), глутамат-оксалоацетаттрансаминаза (GOT), общий белок (GP), глюкозо-6-фосфатизомераза (GPI), лейцинаминопептидаза (LAP), малатдегидрогеназа (MDH), NADH диафораза (NADHD), фосфоенолпируваткарбоксилаза (РЕРС), фосфоглюкомутаза (PGM), шнкиматдегидрогеназа (SKDH). Экстракция проводилась из листьев 2-3 недельных зелёных растений. Электрофорез проводился в полиакриламидном геле ("Р") с 0.25М Трис - 0.1М НС1 гелевым буфером

Таблица 1. Полиморфизм ферментных локусов у Aegilops tauschii.

фермент номер метод локус число изученный

электро- аллелей материал

фореза Ае. tauschii

АСО 4.2.1.3 H Acol 1 Т, V, I

Aco2 3* T,V,I

АСРН 3.1.3.2 L Acphl 2* T,V,I

Acph4 2 T,V,I

АК 2.7.4.3 Н Ak 2* I

ALD 4.1.2.13 L Aid 1 T,I

CAT 1.11.1.6 L Cati 1 T,v,i

Cat2 3« T,v,i

ЕР 3.4.21-24,- P Ep 6» T,I

EST 3.1.1.2 L Est/ 3 T

Est2 3* T,V,I

Est3 1 T, V

Esl4 1 T, V

Est5 4* T,V,I

GAPD 1.2.1.12 H Gapd 1 T

GDH 1.4.1.2 H Gdh 1 T

GOT 2.6.1.1 P GotI 2* T,1

Got2 2* T,v,i

Got3 2* T, V, I

GP 4.1.1.39? M Gp 1 T,v,i

GPI 5.3.1.9 L Gpi 2 T,I

LAP 3.4.11.1 M Lap 3* T,I

MDH 1.1.1.37 H Mdhl 2 T, V, I

Mdh2 2 T,V,I

NADHD 1.6.4.3 M Nadhdl 2 T, V, I

Nadhd2 2 T, V,I

PEPC 4.1.1.31 M Pepc 1 V,I

PGM 2.7.5.1 H Pm 2 T,V,I

SK.DH 1.1.1.25 H Skdh 1 T, V, I

* Частота встречаемости наиболее обычного аллеля - меньше 0.99

(Jaaska, 1981); а также в крахмальном геле в системах: "М", Трис - ЭДТЛ -малеиновая кислота, pH 7.4 (Brown et al,, 1978); "L", LiOH - борная кислота, pH 8.3; "H", 0.02M гистидин-цитрат, pH 7.0, (Gottlieb, 1981a) (Табл. 1).

Критерий подвидового деления Ае. tauschii А. Эйга (у ssp. tauschii -цилиндрический колос, у ssp. strangulata - бусошнуровидный (Eig, 1929)) фактически является количественным, так как существует непрерывный ряд промежуточных форм. Поэтому нами был разработан объективный критерий.

отражающий подход А. Эйга: индекс "SI" - отношение ширины колосковой чешуи к ширине осевого сегмента (у колоска из середины колоса).

При анализе данных биохимического полиморфизма применялись методы многомерного анализа: метод главных компонент и множественный анализ соответствий (Айвазян и др., 1989). В первом случае использовался стат-пакет SIGAMD, во втором - программа автора, написанная на языке Pascal. Для анализа данных расщеплений в F2 применялась программа CROS (авторы - С.М. Розов, О.Э. Костерин, ИЦиГ СО РАН), а при анализе расщепления в F3 (локализация гена Acphl) - программа автора, использующая метод максимального правдоподобия Фишера.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ А е. tauschii: внутривидовая дивергенция, популяционно-генетическая структура и эволюционная история Было изучено 29 ферментных локусов у Ае. tauschii. Отмечен высокий для вида-самоопылителя уровень полиморфизма: существенно-полиморфные локусы (Табл. 1, отмечены "*") составили 38%. Перекрёстное опыление у Ае. tauschii происходит редко, и хотя ранее нам изредка встречались гетерозиготы в материале Ае tauschii, в данной работе среди 744 исследованных растений гетерозигот отмечено не было.

Данные биохимического полиморфизма позволили провести многомерный анализ, который показал, что Ае. tauschii представлен двумя чётко различающимися подвидами (на рис. 1 - левая ("s") и правая ("е") группы локальных популяций). При этом генетические различия хорошо соответствуют

Рис. 1. Закавказские популяции Ае. Ши.чсЫ1 в пространстве двух первых главных компонент, сформированных на базе значений частот аллозимов

Рис. 2. Распределение значений подвидового индекса 'SI* в закавказских популяциях Ае tauschii (Dudnikov, 1998)

□ АсрИ1 Ж АсрИ1

95

—I—

—I—I—I—1 из Ч 13 14 17 %Я

Рис. 3. Распределение значений в! индекса среди 79 иранских образцов Ае. ШшсНи (Ои<1ткоу, кя\уяьягя ?00<п

морфологической изменчивости (индекс 81), отражающей разделение А. Эйгом вида Ае. кгшсИИ на подвиды 1ашсЫ1 и вКап^Ша (рис. 2: единственным исключением является популяция 4е).

Нами был найден простой надежный качественный критерий для определения подвидов Ае 1аи5ски - ген АсрИ1. "быстрый" аллель которого встречается исключительно у вэр. гашсИИ, а "медленный" - у ввр. $1гап£и1а1а На рис. 3 видно, что аллельная изменчивость АсрМ чётко соответствует изменчивости морфологии колоса, между подвидами Ае. ¡аизсИИ существует

Было отмечено, что генетический обмен. На рис. 4 видно, что в смешанной популяции подвидов

в,н,а.ы,лг ¿7

Рис. 4. График первых двух осей множественного анализа соответствий. В качестве объектов взяты 34 растения эвр. /ашг/ш и эвр. эКап^Ша из местообитания "4"; в качестве переменных - аллозимы. Высота колонки отражает число растений каждого генотипа. В формулах генотипов указан только один аллель каждого локуса, т. к. гетерозиготы встречены не были. Подчёркнуты необычные для Aegilops ШшсИи комбинации генов. II: АсрИ1 ,12: АсрЫп, П: Со12т, Р2: Со12т, С1: £^2100, С2: &Г2""'1, СЗ: &/Л 01: Ез(5т, В2: &/5100, А1; Ерт'т, А2: ЕР^т, А6: Ер''

,97-94

ЮиясИИ и Мгап%иШа из закавказского местообитания "4" есть растения с "промежуточными генотипами" и отмечены необычные для Ае штсИИ комбинации аллелей. Популяция Бвр. ШтсИИ "4е" выделяется также сдвигом значений индекса в сторону бусошнуровидного типа колоса, характерного для яэр. $1гап%иШа (рис. 2).

Рис. 5. Географические точки, где были обнаружены редкие аллели у Aegilops гатсИи (по данным изучения 154 образцов

коллекции ВИР) 1: Pgmu\ 2: Nadhdlm, 3:

,110

4: Асо2™, 5: Mdhl"3, 6: Acph4ui.

Асо2

(Dudnikov, Goncharov, 1993, с изменениями)

В процессе сбора материала в Закавказье было отмечено, что А е. tauschii представлен небольшими по численности разрозненными популяциями. Анализ

биохимического полиморфизма показал, что эти локальные популяции достаточно хорошо изолированы; генетическая изменчивость представлена в основном изменчивостью межпопуляционной: коэффициент генетической дифференциации Gst (Nei, 1973) составил 0.64 и 0.67 для подвидов strangulata и tauschii, соответственно. При такой популяционной структуре существенную роль может играть генетический дрейф, особенно если какая-либо локальная популяция остаётся длительное

время полностью

изолированной.

Эволюционная история Ае. tauschii находит своё отражение в пространственных характеристиках встречаемости редких аллелей. Такие аллели встречаются случайным

образом по всему ареалу (рис 5). Вероятность, что редкий аллель достигнет высокой частоты в каком-либо местообитании и будет обнаружен в образце ген-коллекции - весьма мала. Тем не менее, один и тот же редкий

Рис. 6. Редкие аллели в закавказских популяциях Aegilops tauschii. А: Ерию'т, В: Ер т, С: fip97'98, D: EstJ , Е: Estl , F: Est5 66, G: Got3|25, Н: Lapl07,1: Mdh240, J: Nadhd2 п.

аллель, АС0290, был отмечен в удалённых друг от друга на 1700 км. местообитаниях, населённых разными подвидами; а аллели Асо2т и Nadhdl%% отмечены в одном образце (рис. 5). Всё это свидетельствует, что Ае. tauschii населяет свой ареал достаточно давно, настолько, чтобы в его локальных популяциях происходили замещения аллелей ферментных локусов. Сходный характер встречаемости редких аллелей у подвидов tauschu и strangulate (рис.6) свидетельствует, что разделение Ае. tauschii на подвиды также произошло достаточно давно. (Кроме того, на рис. 6 нашли отражение такие процессы как генетический обмен между подвидами tauschii и strangulata (редкий аллель Nadhd2 92 отмечен в соседних локальных популяциях разных подвидов) и замещение аллелей ферментных генов в локальных популяциях -в популяции 9*s редкие аллели трёх локусов отмечены с частотой 1.0. Очевидно, эта популяция длительное время оставалась изолированной, и генетический дрейф сделал её существенно отличной от других локальных популяций Ае. tauschii (рис. 1)).

Паттерны аллелыюго полиморфизма ферментных генов у Ае. tauschu

Отмеченное нами разделение Ае. tauschu на подвиды и надёжное их определение дало возможность описать паттерны аллельной вариабельности ферментных генов у ssp. tauschii и ssp strangulata, избежав ошибочного объединения материала, относящегося к разным подвидам Полученная информация о популяционно-генетической структуре и эволюционной истории Ае. tauschu позволяет эти паттерны интерпретировать. Можно ожидать, что представленные большим числом локальных популяций и существующие достаточно давно, чтобы в этих популяциях происходили замещения аллелей ферментных генов, подвиды tauschu и strangulata являются стохастически- равновесными генетическими системами (с очевидно сходными величинами миграции и эффективной численности локальных популяций, что отражается в сходстве значений GS1 у двух подвидов). Тогда в случае нейтрального характера аллельной вариабельности можно ожидать сходства паттернов у подвидов tauschii и strangulata. Отмеченный генетический обмен между подвидами также будет способствовать такому сходству. Можно также ожидать, что географически близкорасположенные локальные популяции будут более сходны по аллельному составу ферментных генов, чем удаленные, несмотря на то, что в населяемой Ае. tauschii гористой местности экологические условия с расстоянием меняются резко и хаотично.

У Ае. tauschii отмечен высокий уровень аллельного полиморфизма генов Acphl, Ак, Cat2, Ер, Est2, Est5, Gotl, Got2, Got3 и Lap. Частоты встречаемости аллелей гена Ер сходны у подвидов strangulata и tauschii, а остальных девяти генов - резко различаются. По аллельному составу локуса Ер близкорасположенные закавказские популяции Ае. tauschii ssp. strangulata более сходны между собой, чем географически удалённые (рис. 7: единственное исключение - популяция 9's, что соответствует сделанному ранее заключению о её длительной изоляции), в то же время, по аллельному

составу локусов £.5/2 и Со// близкорасположенные популяции могут резко различаться, а удаленные - быть сходными; при этом в крайних "восточных " популяциях аллели Со/!95 и Е$/284 не встречены (рис. 8), а в "западных" их частоты отрицательно коррелируют между собой (г = -0.91, Р<0.002).

У Ае ШшсЫ1 ввр. Мгап^иШа в Иране выявлены различные пространственные паттерны аллельной вариабельности генов А к, Е,ч12, Ез15, Со11 и богЗ, соответствующие разделению территории на западный прикаспийский, восточный прикаспийский и континентальный Иран. Широко распространённые у эвр. з^ап^аш в прикаспийском Иране аллели Ак 42 и Со11 ч>, на территории континентального Ирана отмечены не были. Весьма редкий в прикасийском Иране аллель £ул5 |2°, наиболее обычен в континентальном Иране. Аллель Со/3125 наиболее обычен в западном прикаспийском Иране, но нигде больше в Иране не отмечен, а локус Елч2

Рис. 7. Пространственное распределение частот аллелей локуса Ер в закавказских популяциях Ае. ¡аилсИИ »эр. 81гап^и1аШ. (Оиёшкоу, 1998)

Рис. 8. Пространственное распределение частот аллелей локусов Est2 и Gotl в закавказских популяциях Aegilops tauschii ssp. strangulata. (Dudnikov, 1998)

i

9

представлен аллелями £^21<ю, &72пи" с частотой, равной или близкой к

1,0, в восточном прикаспийском Иране ("1е"), западном прикаспийском Иране ("1\у") и континентальном Иране ("2"), соответственно (рис. 9).

Рис. 9.

Пространственное

распределение

частот

встречаемости аллелей локуса Ки2 у Ае, ШшсИИ ьвр. strangulata в Иране.

Стоит

отметить, что эти территории не разделены между собой какими-либо географическими барьерами, которые могли бы ограничивать миграцию, но отличаются по климатическим параметрам. Прикаспийский и континентальный Иран относятся к разным фитогеографическим регионам -Евросибирскому и Ирано-туранскому, соответственно (Feldman, 2001). В

Рис. 10. Пространственное распределение частот встречаемости аллелей локуса Cat2 у Ае .tauschii ssp. tauschii. 1: Грузия, Дагестан, Армения, Нахичевань; 2: Азербайджан без Нахичевани; 3: Иран; 4: Туркмения; 5: Афганистан; 6: Узбекистан; 7: Киргизия, Таджикистан, Казахстан, Индия (По данным: Dudnikov, 1998, 2000; Dudnikov, Kawahara, 2005)

свою очередь, западный и восточный прикаспийский Иран отличаются по годовому количеству осадков (1000-2000 mm и 500-1000 mm, соответственно).

У Ае. tauschii ssp. tauschii выявлена клинальная изменчивость Cat2. (рис.10). Интересно, что разнообразие Cat2 падает с востока на запад, а распространение Ае. tauschii по ареалу шло из района Восточного Средиземноморья на восток (Жуковский, 1928) и к тому же завершилось настолько давно, что произошедшие во многих локальных популяциях замещения аллелей Cat2 должны были стереть клину с лица географической карты. Вообще считается, что существование клины шириной в несколько тысяч километров у вида с такой низкой, как у Ае. tauschii, миграционной способностью возможно только благодаря действию естественного отбора (Endler, 1977; Barton, Clark, 1990).

Таким образом, есть основания предполагать, что аллельной полиморфизм ферментных генов у Ае. tauschii в значительной степени связан с действием естественного отбора.

Изоферменты в частной генетике Ае. tauschii При изучении биохимического полиморфизма Ае. tauschii был впервые для этого вида выявлен полиморфизм ряда ферментных генов, обнаружены неизвестные ранее у видов трибы Triticeae гены и найдены генотипы с редкими аллелями сразу по ряду локусов. Это дало возможность локализовать ферментные гены и ген, контролирующий тип развития, а также установить ряд генетических сцеплений у Ае. tauschii.

Табл. 2. Аллели 12-ти ферментных генов в линиях Aegilops tauschii.

Линия El E2 si S2

Тип яровой озимый озимый озимый

развития

Ген

Асо2 Aco2no Aco2100 Aco2100 Aco2100

Acphl Cat2 Ер Est2 Est5 Acphl100 Cat2m Ep™ Est2100 Est5m Acphl100 Cat2140 Ep Est2100 EstS100 Acphl95 Cal2m Ep 100-100 Est2u Est5170 Acphl95 Cat2100 Ep™ Est2 °uU Est5m

Gotl Gotl100 Gotl100 Gotl95 Gotl100

Got2 Got2100 Got2100 Got2105 Gol2105

Mdh2 Mdh2100 Mdh2100 Mdh2m Mdh290

Nadhdl Nadhdl88 Nadhdl100 Nadhdl100 Nadhd100

Nadhd2 Nadhd2100 Nadhd2100 Nadhd2100 Nadhd2K

Pm /W15 Ртш Pm100

Были выделены 4 линии, и линия Е1 - скрещена с каждой из трёх других (Табл. 2). Было показано, что тип развития у Ае. 1аи$скп контролируется одним кодоминантным главным геном (рис. 11), обозначенным впоследствии как Ут-02. Установленные сцепления приведены в табл. 3. Оставалось

неизвестным, в какой хромосоме находятся сцепленные гены NadM2 и Est5 (так как локализация у мягкой пшеницы гена, ортологичного Nadhd2, неизвестна, а ген Est5 обнаружен в трибе Triticeae впервые). Чтобы это выяснить, ген, ортологичный Est5, был локализован у мягкой пшеницы с помощью нули-тетрасомных (NT) и дителосомных (DT) линий Т. aestivum cv. 'Chinese Spring'. (В соответствии с номенклатурой генных символов мягкой пшеницы, он был обозначен как Est-10.). Видно, что отсутствие хромосомы ЗА (рис. 12 (8, 9)) в NT линии приводит к исчезновению медленного банда EST-10, отсутствие хромосомы 3D (рис. 12 (12, 13)) - быстрого банда. В хромосоме ЗВ ген Est-B10, по-видимому, представлен

Табл. 3. Генетические сцепления у Ле. tauscchii.

родители Гены число растений F2 Rf±a %2 P<

Е1 Е2 Асо2 Vrn-D2 203 33.6 ±3.0 23.1 0.0001

Е1 S2 Асо2 Vrn-D2 78 29.3 ±4.5 22.5 0.0005

Е1 Е2 Cat2 Aco2 203 6.1 ± 1.2 276.3 0.0001

Е1 Е2 Cat2 Pgm 203 42.0 ± 3.4 7.0 *

Е1 Е2 Cat2 Vrn-D2 203 38.7 ±3.3 10.6 0.05

Е1 Е2 Асо2 Pgm 203 43.7 ± 3.4 10.0 0.05

Е1 Е2 Nadhdl Pgm 203 32.8 ± 3.0 25.8 0.0001

Е1 S1 Es(2 Got2 187 26.5 ±2.8 54.2 0.0001

Е1 S2 Est5 Nadhd2 78 26.5 ± 4.3 22.3 0.0005

* сцепление недостоверно

нуль-аллелем и не проявляется (рис. 12 (10, 11)). Отсутствие коротких плеч хромосом ЗА, ЗВ либо 3D в DT линиях (рис. 12 (5-7)) не отражается на электрофоретическом спектре EST-10, а отсутствие плеча 3AL (рис. 12 (4))ведёт к исчезновению банда EST-A10. Следовательно, Est5 находится в длинном плече хромосомы 3. Общая картина установленных сцеплений представлена на рис. 13. Очевидно, что главный ген, контролирующий тип развития у Ае tanschii, относится к ортологичной группе генов Vrn-2 и должен быть обозначен как Vrn-D2, поскольку он локализован в дистальном районе длинного плеча хромосомы 4 и у него не доминирует яровость.

I-1-1

30 90 ДНИ 150

Рис. 11. Распределение по датам колошения среди 119 растений F2 от скрещивания озимой (Е2) и яровой (Е1) линий Ае. tauschii

о

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Рис. 12. Электрофоретические фенотипы эстераз листа у Ае. tauschii ssp. strangulata (2 и 15) и мягкой пшеницы сортов 'Фаворит' (1) и 'Chinese Spring': эуплоид (3 и 14), DT 3AS (4), DT 3AL (5), DT 3BL (6), DT 3DL (7), N3A-T3B (8), N3A-T3D (9), N3B-T3A (10), N3B-T3D (11), N3D-T3A (12), N3D-T3B (13). Первые две полосы от катода (самые " медленные ") представляют EST-A10 и EST-D10, соответственно (Dudnikov, 2001)

44

27

Nmthd2

• Est 5 (L) 3 (3D)

Nadhdl (S)

33

Рут (S)

I

42

6

• Cat2 Aoo2 (L)

32

Vm-D2

4 (4D)

26

Рис. 13. Генетические сцепления среди девяти генов у Ае. ¡(твсИи. Буквы Ь и 8 в скобках означают, что орто логичные гены у Т. аеяптт локализованы в длинных и „ . коротких плечах * хромосом,

соответственно. (Эиёшкоу, 2003)

Е02 (Ц

6 (6D)

Таблица 4. Генетическое сцепление между локусом АсрИ1 и 8811 маркёрами у А е. ШтсШ. _

SSR маркёр хромосома Rf ± а r2 P<

Xwmclll* 2DS 0.383 ± 0.066 3.9 0.2*

Xgwm484 2DS 0.323 ± 0 064 7.1 0.025

Xbarcl68 2DS 0.323 ± 0.064 7.1 0.025

Xbarcl45a 2DS 0.174 ±0.052 24.5 0.0001

Xgwml57 2DL 0.041 ±0.029 43.5 0.0001

Xgwm539 2DL 0.135 ±0.045 35.1 0.0001

Xgdmö 2DL 0.327 ± 0.065 7.8 0.001

* Сцепление с Acphl не достоверно

2DS

АСРН1

12 3 4

Рис. 14. Электрофоретические

фенотипы кислой фосфатазы у 2 DL

Т. aestrvum cv. 'Chinese Spring'

(1, 4); Ae. (auschit ssp.

strangulata (2) и Ae, tauschn

ssp. tauschit (3).

cM

21

31

21

4

12

36

Xwmclll

Xgwm484, Xbarcl68 Xbarcl45a

Acphl XgwrnlS?

XgwmS39

Xgdm6

Рис. 15 Расположение локуса АсрИ1 и БЗЛ маркёров на генетической карте хромосомы 2 Aegilops ШшсИп. Приблизительные расстояния в сМ рассчитаны по: Сталь (1966), иа основании значений частот рекомбинации из табл. 4

К сожалению, оставалась неизвестной локализация такого интересного гена, как Acphl (рис.14). В популяции F2 от скрещивания S1*E1 было отобрано 20 гомозигот Acphl'001 00 и 20 - Acphl95195, и у их потомков определены генотипы в отношении широкого набора SSR маркёров (SSR анализ проведён J. Kirby, Н.Т. Vinh, S М. Reader (John bnes Centre, Norwich, UK)). Acphl был картирован в прицентромерном районе длинного плеча хромосомы 2 (Табл. 4, рис. 15). Ранее у видов Tnticeae гены, кодирующие кислую фосфатазу, были известны в хромосомах 4 и 7 гомеологических групп (Mcintosh et ed., 1998); в хромосоме 2 гомеологической группы ген кислой фосфатазы обнаружен впервые.

ВЫВОДЫ

1. Анализ полиморфизма 29-ти фермент-кодирующих локусов у Ае. tauschu показал, что этот вид представлен чётко различающимися генетически двумя подвидами. Показано, что морфологическая изменчивость колоса, которая оценивалась как отношение ширины колосковой чешуи к ширине осевого сегмента, коррелирует с изменчивостью генетической. В качестве систематического критерия для определения подвидов у Ае. tauschu был предложен ген Acphl, "быстрый" аллель которого встречается только у ssp. tauschii, а "медленный" - у ssp. strcmgulata.

Показано, что встречаемость редких аллелей имеет случайный характер на всём ареале вида, а также между подвидами strangulata и tauschu. Эти данные свидетельствуют о том, что ни географическая экспансия, ни внутривидовая дивергенция не имели места у Ае. tauschu в недавнем, по эволюционным меркам, прошлом.

Отмечено, что между подвидами Ае. tauschu существует генетический обмен.

2. Анализ оригинального, собранного в Закавказье популяционного материала Ае. tauschii, показал, что Ае. tauschu представлен большим числом небольших, достаточно хорошо изолированных популяций. Генетическая изменчивость представлена, в основном, межпопуляционной компонентой: коэффициент генетической дифференциации Нея (Gst) составляет 0.64 и 0.67 для подвидов strangulata и tauschii, соответственно.

3. Отмечен высокий уровень аллельного полиморфизма генов Acphl, А к, Cat2, Ер, Est2, Est5, Göll, Got2, Got3 и Lap у Ае. tauschii. При этом показано, что частоты встречаемости аллелей гена Ер сходны у подвидов strangulata и tauschii, а остальных девяти генов - резко различаются.

Показано, что близкорасположенные закавказские популяции Ае. tauschii ssp. strangulata могут резко различаться по аллельному составу локусов Est2 и Gotl, а удаленные - быть сходными; при этом была выявлена корреляция частот аллелей этих двух локусов. По аллельному составу локуса Ер близкорасположенные популяции более сходны между собой, чем географически удалённые.

У Ае. tauschii ssp. strangulate в Иране выявлены различные пространственные паттерны аллельной вариабельности генов А к, Est2, Est5, Got] и Got3, соответствующие разделению территории на западный прикаспийский, восточный прикаспийский и континентальный Иран.

У А е. tauschii ssp. tauschti выявлена клинальная изменчивость Cat2 Частота аллеля Cat2 снижается от 1.0 на западе ареала до 0.3 на востоке, где Cat2 представлена тремя, примерно одинаково часто встречающимися, аллелями.

4. Описаны ранее неизвестные у видов трибы Triticeae гены кислой фосфатазы, Acphl, и эстеразы, EstS, и проведена их локализация Est5 находится в длинном плече хромосомы 3, a Acphl расположен в прицентромерном районе длинного плеча хромосомы 2 и тесно сцеплен с SSR маркёром Xgwml57 (Rf = 0.04). В соответствии с генной номенклатурой, принятой для мягкой пшеницы, эти гены должны быть обозначены как Acph-2 и Est-10.

5. Показано, что тип развития у Ае. tauschii контролируется одним кодоминантным главным геном, который был локализован в дистальном районе длинного плеча хромосомы 4. Полученные данные свидетельствуют, что этот ген ортологичен генам Vrn-H2 у Hordeum vulgare и Vm-A2 у Triticum monococcum, и должен бьггь обозначен как Vm-D2.

6 У Ае tauschii установлены следующие генетические сцепления. В хромосоме 3: Est5 - Nadhd2 (Rf = 0.27). В хромосоме 4: Vm-D2 - Асо2 - Cat2 -Pgm - Nadhdl (Rf = 0.32, 0.06, 0.42. и 0.33, соответственно). В хромосоме 6: Est2 - Got2 (Rf = 0.26).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Dudnikov A. Ju.. Goncharov N. P., 1993. Allozyme variation in Aegilops

squarrosa. Hereditas 119: 117-122. Dudnikov A. Ju.. 1998' Allozyme variation in Transcaucasian populations of

Aegilops squarrosa Heredity 80: 248-258. Dudnikov A Ju 2000. Multivariate analysis of genetic variation in Aegilops tauschii from the world germplasm collection. Genet. Resour. Crop Evol. 47: 185-190.

Dudnikov A. Ju.. 2001. Chromosomal location of an esterase gene set (Est-10) of common wheat orthologous to Est5 of Aegilops tauschii. Cereal Res. Commun. 29: 57-60.

Dudnikov A Ju.. 2001. Multiple correspondence analysis in genetic research: a program for PC. In: Pshenichnikova, T. A. & A. J. Worland (eds.), Proc. 11th EWAC Conf., 24-28 July, 2000, Novosibirsk, pp 108-113. Dudnikov A. Ju.. 2003. Allozymes and growth habit of Aegilops tauschii: genetic

control and linkage patterns. Euphytica 129: 89-97. Dudnikov A Ju.. 2003. Selection in natural populations: what part of allozyme polymorphisms is involved? In: XIX International Genetic Congress. Abstracts & Posters. 6-11 July 2003, Melbourne, pp 209-210.

Дудников А. Ю.. 2004. Полиморфизм ферментных локусов и селективные процессы в популяциях: Aegilops tauschii как модель адаптивного видообразования. В материалах ГП съезда ВОГИС, Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития. Москва, 6-12 июня 2004. т. 2, с. 199.

Kirby J., Vinh Н. Т., Reader S. М., Dudnikov A. Ju.. 2005 Genetic mapping of the

Acphl locus in Aegilops tauschn. Plant Breed. 124: 523-524. Dudnikov A. Ju.. Kawahara Т., 2005. Aegilops tauschii: genetic variation in Iran. Genet. Resour. Crop Evol. (in press)

Подписано к печати 7.10.2005 г. Формат бумаги 60 х 90 1/16, печ. л. 1, уч. изд. л. 0,7 Тираж 100. Заказ №127

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

р19483

РЫБ Русский фонд

2006-4 17838

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дудников, Александр Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ИЗОФЕРМЕНТЫ В ИЗУЧЕНИИ ВИДОВ ТРИБЫ

TRITICEAE.

1.1. Изоферменты в генетических исследованиях.

1.2. Эволюция и систематика Aegilops tauschii.

1.3. Изучение генетического разнообразия мировых коллекций

А е. tauschii с помощью молекулярных маркёров.

1.4. Генетика изоферментов Ае. tauschii и его сородичей.

1.5. Создание генетической карты генома D.

Щ 1.6. Роль естественного отбора в формировании аллельного полиморфизма ферментных локусов в природных популяциях.

1.7. Изучение полиморфизма ферментных генов в популяциях диких злаков Triticum dicoccoides и Hordeum spontaneum.

1.8. Генетический контроль типа развития у Ае. tauschii и его сородичей.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетика изоферментов Aegilops tauschii"

Для генетиков фермент-кодирующие гены представляют интерес с двух сторон: (1) per se - как гены, белковые продукты которых исключительно важны для жизнедеятельности организма, и (2) как инструмент для изучения разнообразных объектов (видов) в различных областях генетики (частной, популяционной и т. д.).

Одним из таких объектов, представляющих особый интерес, является диплоидный злак Aegilops tauschii Coss. Его геном (DD) последним вошел в состав генома (AABBDD) мягкой пшеницы, Triticum aestivum L., (Porceddu, Lafiandra, 1985). С Ae. tauschii связываются основные надежды на решение одной из самых серьёзных проблем в селекции мягкой пшеницы - крайне низким уровнем генетического полиморфизма этого аллогексаплоида: так как Ae. tauschii - это распространённый на обширном ареале высокополиморфный вид, он является важным потенциальным донором хозяйственно-ценных генов для переноса в мягкую пшеницу (Kimber, Feldman, 1987)

Использование изоферментов ("ферментные гены как инструмент") даёт возможность изучить популяционно-генетическую структуру вида Ае. tauschii и т. о. получить информацию, необходимую для эффективного сохранения и использования ценного генетического ресурса, каковым является этот вид.

Помимо практического интереса, изучение полиморфизма фермент-кодирующих генов в популяциях А е. tauschii представляет интерес теоретический ("ферментные гены per se"). Ae. tauschii населяет обширный ареал - от Турции до Пакистана.). Популяция этого вида состоит из большого числа локальных популяций, и поскольку расселение Ae. tauschii произошло очень давно, в конце третичного периода (Жуковский, 1928), то, по-видимому, в настоящее время она является стохастически-равновесной генетической системой (Dudnikov, 1998). Поэтому А е. tauschii может быть удобным модельным объектом для изучения роли естественного отбора в формировании аллельного полиморфизма различных классов генов, в частности - фермент-кодирующих (Dudnikov, 2003b).

Проведение популяционно-генетических и гено-географических исследований неизбежно связано с изучением большого количества материала Ае. tauschii по целому ряду фермент-кодирующих локусов. Получаемые при этом данные дают возможность для решения задач систематики и частной генетики Ае. tauschii:

- В области частной генетики - выявить ранее неизвестный у Ае. tauschii полиморфизм по ряду ферментных локусов, а также обнаружить новые ферментные локусы, ранее не описанные не только у Ае. tauschii, но вообще у представителей трибы Triticeae. Провести генетическое картирование (или хромосомную локализацию) этих генов. Использовать изоферменты как маркёры для изучения генетики признака(ов) представляющего особый интерес. В данной работе в качестве такого признака был выбран "тип развития" (яровой либо озимый).

- Внутривидовая систематика Ае. tauschii была постоянным камнем преткновения на протяжении более чем 150-ти летней истории изучения этого вопроса разными авторами (van Slageren, 1994). Используемый в данной работе материал Ае. tauschii и методы изоферментного анализа позволяют решить эту проблему.

Цели и задачи работы

Целью данной работы было изучение полиморфизма и частной генетики изоферментов у Ае. tauschii. Соответственно, конкретные задачи, связанные с изучением аллельной вариабельности ферментных генов в природных популяциях Ае. tauschii; характеристик^е. tauschii как объекта популяционно-генетических исследований и локализацией ферментных локусов на генетической карте, были следующими:

1. Изучить внутривидовую дивергенцию и популяционно-генетическую структуру Ае. (ашсИИ.

2. Выявить пространственные паттерны аллельной вариабельности ферментных генов у Ае. гашски.

3. Выявить "новые" полиморфные фермент-кодирующие гены и провести их локализацию.

4. Используя изоферменты как генетические маркёры, выявить главный ген(ы) контролирующий тип развития у Ае. гашскп.

5'. Выявить генетические сцепления между фермент-кодирующими локусами у Ае. (атсНИ.

Научная новизна и практическая ценность

Впервые проведено систематическое изучение полиморфизма ферментных генов у Ае. 1атскп с использованием подходов, принятых в популяционной генетике. Для анализа были взяты образцы из мировых генетических коллекций, представляющие весь ареал вида; а также, был использован материал собственных сборов, проведённых в Закавказье. Весь материал (744 индивидуальных растений) был проанализирован по широкому набору ферментных локусов (от 21 до 27).

Впервые изучена популяцинно-генетическая структура Ае. Киоски и показана высокая степень генетической дифференциации локальных популяций вида.

Впервые выработан морфологический критерий (подвидовой индекс "81"), объективно отражающий внутривидовую дифференциацию Ае. 1ашс1гИ. Проведение многомерного статистического анализа биохимического полиморфизма, совместно с изучением морфологии Ае. гашсНи, позволило решить проблему подвидового состава этого вида. Впервые было выявлено чёткое разделение А е. tauschii на два подвида и найден простой биохимический критерий ("быстрая" кислая фосфатаза, АСРН1) для их таксономического определения.

У Ае. tauschii описаны неизвестные ранее в трибе Triticeae гены Acphl и Est5. Проведена локализация на генетической карте гена Acphl и хромосомная локализация гена Est5.

Впервые у Ае. tauschii выявлен полиморфизм по следующим ферментным генам: Асо2, Acphl, Acph4, Ак, Cat2, Est5, Lap, Mdhl, Mdh2, Nadhdl, Nadhd2, Pgm.

Впервые выявлено, что тип развития у Ае. tauschii контролируется одним кодоминантным главным геном. Показано, что этот ген принадлежит к ортологичной группе генов Vrn-2. Таким образом, впервые был описан ген Vrn-2 в геноме D.

Впервые выявлены генетические сцепления между генами: Est5 -Nadhd2 в хромосоме 3; Vm-D2 - Асо2 - Cat2 - Pgm - Nadhdl в хромосоме 4; Est2 - Got2 в хромосоме 6; определены соответствующие значения частот рекомбинации.

В практическом плане, полученные данные по генетической структуре популяций Ае. tauschii и пространственной структуре генетического полиморфизма на ареале вида существенны для сохранения генетического ресурса вида и его использования в селекции возделываемых пшениц.

Локализация у Ае. tauschii гена Vrn-D2 дает возможность использовать этот ген в селекции возделываемых пшениц, а также в создании тестерных линий Т. aestivum.

Аппробация работы

Материалы диссертации были доложены на 11-й международной конференции EWAC, 24 -28 июля 2000 г., Новосибирск; а также на отчётных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Дудников, Александр Юрьевич

т ВЫВОДЫ

1. Анализ полиморфизма 29-ти фермент-кодирующих локусов у Ае. tauschii показал, что этот вид представлен чётко различающимися генетически двумя подвидами. Показано, что морфологическая изменчивость колоса, которая оценивалась как отношение ширины колосковой чешуи к ширине осевого сегмента, коррелирует с изменчивостью генетической. В качестве систематического критерия для определения подвидов у Ае. tauschii был предложен ген Acphl, "быстрый" аллель которого встречается только у ssp. tauschii, а "медленный" - у ssp. strangulata.

Показано, что встречаемость редких аллелей имеет случайный характер на всём ареале вида, а также между подвидами strangulata и Ш tauschii. Эти данные свидетельствуют о том, что ни географическая экспансия, ни внутривидовая дивергенция не имели места у Ае. tauschii в недавнем, по эволюционным меркам, прошлом.

Отмечено, что между подвидами Ае. tauschii существует генетический обмен.

2. Анализ оригинального, собранного в Закавказье популяционного материала Ае. tauschii, показал, что А е. tauschii представлен большим числом

Ш небольших, достаточно хорошо изолированных популяций. Генетическая изменчивость представлена, в основном, межпопуляционной компонентой: коэффициент генетической дифференциации Нея (Gst) составляет 0.64 и 0.67 для подвидов strangulata и tauschii, соответственно.

3. Отмечен высокий уровень аллельного полиморфизма генов Acphl, Ак, Cat2, Ер, Est2, Est5, Got I, Got2, GotS и Lap у Ае. tauschii. При этом показано, что частоты встречаемости аллелей гена Ер сходны у подвидов strangulata и tauschii, а остальных девяти генов - резко различаются.

Показано, что близкорасположенные закавказские популяции Ае. ^ tauschii ssp. strangulata могут резко различаться по аллельному составу локусов Est2 и Gotl, а удаленные - быть сходными; при этом была выявлена корреляция частот аллелей этих двух локусов. По аллельному составу локуса Ер близкорасположенные популяции более сходны между собой, чем географически удалённые.

У Ае. tauschii ssp. strangulata в Иране выявлены различные пространственные паттерны аллельной вариабельности генов Ак, Est2, Est5, Gotl и Got3, соответствующие разделению территории на западный прикаспийский, восточный прикаспийский и континентальный Иран.

У Ае. tauschii ssp. tauschii выявлена клинальная изменчивость Cat2. Частота аллеля Cat2100 снижается от 1.0 на западе ареала до 0.3 на востоке, где Cat2 представлена тремя, примернно одинаково часто встречающимися, аллелями.

4. Описаны ранее неизвестные у видов трибы Triticeae гены кислой фосфатазы, Acphl, и эстеразы, Est5, и проведена их локализация. Est5 находится в длинном плече хромосомы 3, a Acphl расположен в прицентромерном районе длинного плеча хромосомы 2 и тесно сцеплен с SSR маркёром Xgwm 157 (Rf = 0.04). В соответствии с генной номенклатурой, принятой для мягкой пшеницы, эти гены должны быть обозначены как Acph-2 и Est-10.

5. Показано, что тип развития у Ае. tauschii контролируется одним кодоминантным главным геном, который был локализован в дистальном районе длинного плеча хромосомы 4. Полученные данные свидетельствуют, что этот ген ортологичен генам Vrn-H2 у Hordeum vulgare и Vrn-A2 у Triticum топососсит, и должен быть обозначен как Vrn-D2.

6. У Ае. tauschii установлены следующие генетические сцепления. В хромосоме 3: Est5 - Nadhd2 (Rf = 0.27). В хромосоме 4: Vrn-D2 - Асо2 - Cat2 -Pgm - Nadhdl (Rf = 0.32, 0.06, 0.42. и 0.33, соответственно). В хромосоме 6: Est2 - Got2 (Rf = 0.26).

ГЛАВА V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе было изучено 29 ферментных локусов у Ае. tauschii. Среди 744 исследованных индивидуальных растений, представляющих весь ареал вида, не был обнаружен полиморфизм по локусам Acol, Aid, Catl, Est3, Est4, Gapd, Gdh, Gp, Pepe, Skdh. Локусы Acph4, Estl, Gpi, Mdhl, Mdh2, Nadhdl, Nadhd2, Pgm имели крайне низкий уровень полиморфизма. Существенно полиморфными были локусы Асо2, Acphl, Ак, Cat2, Ер, Est2, Est5, Gotl, Got2, Got3, Lap.

С помощью SSR маркеров нами была проведена локализация на генетической карте покуса. Acphl: он находится в прицентромерном районе длинного плеча хромосомы 2 и тесно сцеплен с маркёром Xgwml57. Ранее у видов трибы Triticeae были известны гены, кодирующие кислую фосфотазу, локализованные в хромосомах 4 и 7 гомеологических групп. В хромосоме 2 гомеологической группы такой ген обнаружен нами впервые. Очевидно, что Acphl является представителем ранее неизвестного ортологического набора генов, кодирующих кислую фосфатазу.

Локусы, ортологичные обнаруженному нами у Ае. tauschii локусу Est5, не были известны у видов трибы Triticeae. В данной работе с помощью NT и DT линий мягкой пшеницы сорта 'Chinese Spring' были локализованы гены у Т. aestivum, ортологичные Est5 Ае. tauschii. В соответствии с генной номенклатурой принятой для мягкой пшеницы этот набор ортологичных генов должен быть обозначен как Est-10.

Использование ферментных генов как генетических маркёров позволило нам локализовать у Ае. tauschii главный ген, контролирующий тип развития (яровой либо озимый) в дистальном районе длинного плеча хромосомы 4, и, соответственно, сделать вывод, что этот ген принадлежит к ортологичной группе генов Vrn-2 и должен быть обозначен как Vrn-D2.

В данной работе у А е. tauschii были выявлены сцепления между генами в хромосоме 3: Est5 - Nadhd2 (частота рекомбинации 0.27); в хромосоме 4: Vrn-D2 - Асо2 - Cat2 - Pgm - Nadhdl (частоты рекомбинации 0.32, 0.06, 0.42. и 0.33, соответственно); в хромосоме 6: Est2 - Got2 (частота рекомбинации 0.26).

Проведенное нами изучение аллельного полиморфизма ферментных генов в природных популяциях Ае. tauschii позволило получить информацию об эволюционной истории, внутривидовой дивергенции и популяционно-генетической структуре этого вида.

Характер встречаемости редких аллелей свидетельствует о том, что оба подвида Ае. tauschii, ssp. tauschii и ssp. strangulata, существуют достаточно •ф, давно, чтобы в их локальных популяциях происходили замещения аллелей ферментных генов, по-видимому, не менее 106 лет (поколений).

Подвидовое разделение Ае. tauschii представляло проблему для систематиков на протяжении более 150 лет, и в результате этот вопрос остался полностью открытым (van Slageren, 1994). В данной работе нами было показано, что вид Ае. tauschii действительно подразделяется на подвиды tauschii и strangulata, между которыми были выявлены существенные генетические, морфологические и экологические различия. Это отмеченное нами разделение хорошо соответствует определению, данному А. Эйгом (Eig, 1929) (в соответствии с которым и используются подвидовые названия). Проблема, однако, заключалась в том, что А. Эйгом не было дано надёжного систематического критерия для определения подвидов tauschii и strangulata. В работе нами было показано, что в качестве такого критерия может быть использован ren Acphl, "быстрый" аллель которого встречается только у ssp. tauschii, а "медленный" - у ssp. strangulata.

Нами было показано, что локальные популяции А е. tauschii являются небольшими по численности и достаточно хорошо изолированными. Как следствие, были отмечены случаи существенных эффектов генетического дрейфа в локальных популяциях, а также выявлен высокий уровень генетической дифференциации: коэффициент генетической дифференциации Нея Gst составил 0.64 и 0.67 для подвидов strangulata и tauschii, соответственно.

В работе было также показано, что между подвидами strangulata и tauschii существует генетический обмен.

Нами было отмечено, что аллельная вариабальность локуса Ер имеет сходный характер у подвидов tauschii и strangulata. Такое сходство можно ожидать в случае нейтральности, как следствие длительного существования этих подвидов, а также наличия генетического обмена между ними. Показано также, что близкорасположенные популяции более сходны между собой по аллельному составу локуса Ер, чем географически удалённые. Эти данные также соответствует гипотезе о нейтральности полиморфизма этого локуса, отражая отсутствие связи вариабельности Ер с экологическими факторами, так как в населяемых видом Ае. tauschii гористых местностях, экологические условия резко и хаотично изменяются с расстоянием.

Нами было показано, что характер аллельной вариабельности локусов Acphl, Ак, Cat2, Est2, Est5, Gotl, Got2, Got3 и Lap у подвидов tauschii и strangulata резко различается. Также показано, что близкорасположенные закавказские популяции Ае. tauschii ssp. strangulata могут резко различаться по аллельному составу локусов Est2 и Gotl, а удаленные - быть сходными, при этом была выявлена кореляция частот аллелей этих двух локусов. Отмечено, что частоты встречаемости лоусов Ак, Est2, Est5, Gotl и Got3 у Ае. tauschii ssp. strangulata в иранском регионе чётко соответствуют трём природно-географическим зонам с различными климатическими условиями (восточный прикаспийский Иран, западный прикаспийский Иран, континентальный Иран), при этом паттерн этого соответствия - свой особый для каждого локуса. Эти данные позволяют выдвинуть гипотезу об аптивном характере полиморфизма этих генов у Ае. tauschii.

Нами была выявлена клинальная изменчивость Cat2y Ае. tauschii ssp. tauschii. Частота аллеля Cat2100 снижается от 1.0 на западе ареала до 0.3 на востоке, где Cat2 представлена тремя, примернно одинаково часто встречающимися, аллелями. В данном случае стоит отметить, что эта клина является широкой - по протяженности она занимает весь ареал и измеряется тысячами километров (при том, что для Ае. tauschii нами была показана весьма низкая миграционная способность), а также, что уровень полиморфизма Cat2 падает в направлении с востока на запад, и в Закавказье Cat2 полностью мономорфна (при том, что, географическая экспансия Ае. tauschii происходила в противоположном направлении - с запада, из района восточного Средиземноморья, - на восток (Жуковский, 1928; Eig, 1929)).

Выявленные у Ае. tauschii характеристики аллельного полиморфизма ферментных генов представляют собой предварительную информацию, которая может служить исходной базой для последующего изучения роли естественного отбора в формировании этого полиморфизма. Такие исследования, с использованием вида Ае. tauschii в качестве модельного объекта, представляются нам перспективными.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дудников, Александр Юрьевич, Новосибирск

1. Агроклиматический атлас мира, 1972. (Под ред. д-ра геогр. наук. И. А. Гольцберг) Гидрометеоиздат. Москва Ленинград, 144 с.

2. Айвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д., 1989. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. М., Финансы и статистика, 607 с.

3. Андерсон Т., 1963. Введение в многомерный статистический анализ. М., Физматгиз, 386 с.

4. Берлянд-Кожевников В. М., Богуславский Р. Л., 1979. Характер цветения и опыления видов рода Aegilops Ь. в условиях южного Дагестана. Бюлл. ВНИИР им. Н. И. Вавилова, Ленинград, 79: 58-62.

5. Богуславский Р. Л., 1979. Цветение, опыление и спонтанная гибридизация в родQAegilops Ь. Автореф. дисс. . к.б.н., ВНИИР им. Н. И. Вавилова, Ленинград.

6. Богуславский Р. Л., 1981. К эволюции способа опыления в роде Aegilops Ь. Ботанические и генетические ресурсы флоры Дагестана, Махачкала, с. 5053.

7. Вуд П., Вачек Л., Хэмблин Л. Дж., Леонард Дж. Н., 1977. Жизнь до человека. М., Мир, 160 с.

8. Глотов Н. В., Животовский Л. А., Хованов Н. В., Хромов-Борисов Н. Н., 1982. Биометрия. Ленинград, Издательство Ленинградского университета, 262 с.

9. Гончаров Н. П., Чикида Н. Н., 1995. Генетика типа угзтстяу Aegilops БциаггоБа Ь. Генетика 31: 396-399.

10. Грант В., 1991. Эволюционный процесс. М., Мир, 488 с.

11. Джефферс Д., 1981. Введение в системный анализ: применение в экологии. М., Мир. 252 с.

12. Жуковский П. M., 1928. Критико-систематический обзор видов рода Aegilops L. Труды по прикладной ботанике генетике и селекции 18: 417609.

13. Кимура М., 1985. Молекулярная эволюция: теория нейтральности. М., Мир, 398 с.

14. Климов Ю. С., Касаткин А. И., Мороз С. М., 1992. Программирование в среде Turbo Pascal 6.0. Минск, Вышэйшая школа, 158 с.

15. Корочкин JI. И., Серов О. JI., Пудовкин А. И., Аронштам А. А., Боркин JI. Я., Малецкий С. И., Полякова Е. В., Манченко Г. П., 1977. Генетика изоферментов. М., Наука, 275 с.

16. Левитес Е. В., 1980. Генетика изоферментов растений. Новосибирск, Наука, 144 с.

17. ЛевонтинР., 1978. Генетические основы эволюции. М., Мир, 351 с.

18. Ли Ч., 1978. Введение в популяционную генетику. М., Мир, 555 с.

19. Наврузбеков Н. А., 1989. Геномная эволюция пшеницы и аллоплоидия. Вестн. с.-х. науки 398: 78-84.

20. Проблемы генетики в исследованиях на дрозофиле, 1977. (Редакторы: Хвостова В. В., Корочкин Л. И., Голубовский М. Д.) Новосибирск, Наука, 278 с.

21. Райдер К., Тейлор К., 1983. Изоферменты. М., Мир, 107 с.

22. Сталь Ф., 1966. Механизмы наследственности. М., Мир, 240 с.

23. Туруспеков Е. К., 1999. Типы PCR маркёров и возможности их использования в генетике и селекции злаковых культур. Известия министерства образования и науки республики Казахстан, национальной АН республики Казахстан 215-216: 63-68.

24. Хайруллин P. X., 1988. Математические методы в генетике. Казань, Издательство Казанского университета, 186 с.

25. Хедрик Ф., 2003. Генетика популяций. М., Техносфера, 588 с.

26. Bryan G. J., Collins A. J., Stephenson P., Orry A., Smith J. B., Gale M. D., 1997. Isolation and characterisation of microsatellites from hexaploid bread wheat. Theor. Appl. Genet. 94: 557-563.

27. Brody T., Mendlinger S. 1980. Species relationships and genetic variation in the diploid wheats (Triticum, Aegilops) as revealed by starch gel electrophoresis. PI. Syst. Evol. 136: 247-258.

28. Brown A. H. D., Nevo E., Zohary D., Dagan, O., 1978. Genetic variation in natural populations of wild barley (Hordeum spontaneum). Genetica 49: 97-108

29. Bustamante C. D., Nielsen R., Sawyer S. A., Olsen K. M., Purugganan M. D., Hard D. L., 2002. The cost of inbreeding in Arabidopsis. Nature 416: 531-534.

30. Chakraborty R., Fuerst P. A., Nei M., 1978. Statistical studies on protein polymorphism. II. Gene differentiation between populations. Genetics 88: 367390.

31. Chakraborty, R., Fuerst, P. A., Nei, M., 1980. Statistical studies on protein polymorphism. III. Distribution of allele frequencies and number of alleles per locus. Genetics 94: 1039-1063.

32. Chambers G. K, 1988. The Drosophila alcohol dehydrogenase gene-enzyme system. Adv. Genet. 25: 39-107.

33. ChenicekK.J., Hart G. E., 1987. Identification and chromosomal locations of aconitase gene loci in Triticeae species. Theor. Appl. Genet 74: 261-268.

34. Crow J. F., 1948. Alternate hypotheses of hybrid vigor. Genetics 33: 477-487.

35. Dubcovsky J., Lijavetzky D., Appendino L., Tranquilli G., 1998: Comparative RFLP mapping of Triticum monococcum genes controlling vernalization requirement. Theor. Appl. Genet. 97: 968-975.

36. Dudnikov A. Ju., 1998: Allozyme variation in Transcaucasian populations of Aegilops squarrosa. Heredity 80: 248-258.

37. Dudnikov A. Ju. 2000. Multivariate analysis of genetic variation in Aegilops tauschii from the world germplasm collection. Genet. Resour. Crop Evol. 47: 185-190.

38. Dudnikov A. Ju, 2001a. Chromosomal location of an esterase gene set (Est-10) of common wheat orthologous to Est5 of Aegilops tauschii. Cereal Res. Commun. 29: 57-60.

39. Dudnikov A. Ju., 2001b. Multiple correspondence analysis in genetic research: a program for PC. In: Pshenichnikova, T. A. & A. J. Worland (eds.), Proc. 11th EWAC Conf., 24-28 July, 2000, Novosibirsk, pp 108-113.

40. Dudnikov A. Ju., 2003a. Allozymes and growth habit of Aegilops tauschii: genetic control and linkage patterns. Euphytica 129: 89-97.

41. Dudnikov A. Ju., 2003b. Selection in natural populations: what part of allozyme polymorphisms is involved? In: XIX International Genetic Congress. Abstracts & Posters. 6-11 July 2003, Melbourne, pp 209-210.

42. Dudnikov A. Ju., Kawahara T., 2005. Aegilops tauschii: genetic variation in Iran. Genet. Resour. Crop Evol. (in press)

43. Dudnikov A. Ju., Goncharov N. P., 1993. Allozyme variation in Aegilops squarrosa. Hereditas 119: 117-122.

44. Dvorak J., Luo M. C., Yang Z. L., Zhang H. B., 1998. The structure of the Aegilops tauschii genepool and the evolution of hexaploid wheat. Theor. Appl. Genet. 97: 657-670.

45. Eanes W. F., 1999. Analysis of selection on enzyme polymorphisms. Annu. Rev. Eco. Syst. 30: 301-326.

46. Eanes W. F., Kirchner M., Yoon J., 1993. Evidence for adaptive evolution of the G6PD gene in Drosophila melanogaster and D. simulans lineages. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90: 7475-7479.

47. Eanes W. F., Kirchner M., Yoon J., Biermann C. H., Wang I. N., et al, 1996. Historical selection, amino acid polymorphism and lineage-specific divergence at the G6pd locus in Drosophila melanogaster and D. simulanss. Genetics 144: 1027-1041.

48. Eig A., 1929. Monographish-kritische Ubersicht der Gattung Aegilops. -Repertorium Specierum Novarum Regni Vegetabilis, Beihefte 55: 1-228.

49. Endler J. A., 1977. Geographic variation, speciation and clines. Princeton, New Jersey, Princeton University Press, pp 246.

50. Feldman M., 2001. Origin of cultivated wheat. In: Bonjean, P., & W.J. Angus (eds.) The world wheat book. A history of wheat breeding, Lavoidier Publishing, Paris, pp 3-58.

51. Fildes R.A., Harris H. 1966. Genetically determined variation of adenylate kinase in man. Nature 209: 261-263.

52. Fuerst, P. A., Chakraborty, R., Nei, M., 1977. Statistical studies on protein polymorphism in natural populations. I. Distribution of single locus heterozygosity. Genetics 86: 455-483.

53. Gale, M. D., Devos, K. M., 2001. Comparative genetics and cereal evolution. Israel J. Plant Sei. 49: s-13 s-19.

54. Gill K. S., Lubbers E. L., Gill B. S., Raupp W. J., Cox T. S., 1991: A genetic linkage map of Triticum tauschii (DD) and its relationship to the D genome of bread wheat (AABBDD). Genome 34: 362-374.

55. Gottlieb L.D., 1981a. Gene number in species of Astereae that have different chromosome numbers. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 78: 3726-3729

56. Gottlieb L.D., 1981b. Electrophoretic evidence and plant populations. Progr. Phitochem. 7: 1-46.

57. Guadagnuolo R., Bianchi D., Felber F., 2001. Specific genetic markers for wheat, spelt, and four wild relatives: comparison of isozymes, RAPDs, and wheat microsatellites. Genome 44: 610-621.

58. Gupta P. K., Varshney R. K., Sharma P. S., Ramesh B., 1999. Molecular markers and their applications in wheat breeding. Plant Breeding 118: 369-390.

59. Guyomarc'h H., Sourdille P., Charmet G., Edwards K. J., Bernard M., 2002. Characterisation of polymorphic microsatellite markers from Aegilops tauscii and transferability to the D-genome of bread wheat. Theor. Appl. Genet. 104: 1164-1172.

60. Haldane J. B. S., 1937. The effect of variation on fitness. Am. Nat. 71: 337349.

61. Hammer K., 1980. Vorarbeiten zur monographischen Darstellung von Wildpflanzensortimenten: Aegilops L. Kulturpflanze 28: 33-180.

62. Harris H, 1966. Enzyme polymorphisms in man. Proc. Roy. Soc. Ser. 8, 164: 298-310.

63. Harris, H., Hopkinson, D. A., 1976. Handbook of Enzyme Electrophoresis in Human Genetics (with supplements). North-Holland Publishing Co., Amsterdam.

64. Hart G. E., Langston P. J., 1977. Chromosomal location and evolution of isozyme structural genes in hexaploid wheat. Heredity 39: 263-277.

65. Hill M. O., 1974. Correspondence analysis: a neglected multivariate method. Appl. Statist. 23: 340-354.

66. Hubby J. L., Lewontin R. C., 1966. A molecular approach to the study of genetic heterozygosity in natural populations. I. The number of alleles at different loci in Drosophilapseudoobscura. Genetics 54: 577-594.

67. Jaaska V., 1980: Electrophoretic survey of seedling esterases in wheats in relation to their phylogeny. Theor. Appl. Genet. 56: 273-284.

68. Jaaska V., 1981. Aspartate aminotransferase and alcohol dehydrogenase enzymes: intraspecific differentiation m Aegilops tauschii and the origin of the D genome polyploids in the wheat group. PI. Syst. Evol. 137: 259-273.

69. Jaaska V., 1982. Isoenzymes of superoxide dismutase in wheats and their relatives: alloenzyme variation. Biochem. Physiol. Pflanzen 177: 747-755.

70. Jaaska V., 1984. NAD-dependent aromatic alcohol dehydrogenase in wheats +) (Triticum L.) and goat grasses (Aegilops L.): evolutionary genetics. Theor.1. Appl. Genet. 67: 535-540.

71. Jaaska V., 1993. Isoenzymes in the evaluation of germplasm diversity in wild diploid relatives of cultivated wheat. In: Damania, A. B. (ed.) Biodiversity and wheat improvement. ICARDA, A Wiley-Sayce Publication, pp 247-257

72. Kawahara T., 1997. Catalogue of Aegilops-Triticum germ-plasm preserved in Kyoto University, No. 2. Plant Germ-plasm Institute, School of Agriculture, Kyoto University, pp 309.

73. Kihara H., Tanaka M., 1958, Morphological and physiological variation among Aegilops squarrosa strains collected in Pakistan, Afghanistan and Iran. Preslia 30: 241-251.

74. Kimber G., Feldman M., 1987: Wild Wheat. An Introduction. Special Report 353. College of Agriculture, University of Missouri, Columbia, MO, USA, pp1 1-142.

75. Lagudah E. S., Halloran G. M., 1988. Phylogenetic relationships of Triticum tauschii the D genome donor to hexaploid wheat. 1. Variation in HMW subunits of glutenin and gliadins. Theor. Appl. Genet. 75: 592-598.

76. Lagudah E. S., Halloran G. M., 1989. Phylogenetic relationships of Triticum tauschii the D genome donor to hexaploid wheat. 2. Variation in, and the genetics of, seed esterases (Est-5). Theor. Appl. Genet. 77: 851-856.

77. Laurie D. A., Pratchett N., Bezant J. H., Snape J. W., 1995: RFLP mapping of five major genes and eight quantitative trait loci controlling flowering time in a winter x spring barley (Hordeum vulgare L.) cross. Genome 38: 575-585.

78. Lebart L., Morineau A., Warwick K. M., 1984. Multivariate Descriptive Statistical Analysis. New York: John Wiley and Sons, pp 231.

79. LewontinR. C. 1985. Population genetics. Ann. Rev. Genet. 19: 81-102.

80. Lewontin R. C., 2002. Directions in evolutionary biology. Annu. Rev. Genet. 36: 1-18.

81. Lewontin R. C., Hubby J. L., 1966. A molecular approach to the study of genetic heterozygosity in natural populations. II. Ammount of variation and degree of heterozygosity in natural populations of Drosophila pseudoobscura. Genetics 54: 595-609.

82. Lubbers E.L., Gill K.S., Cox T.S., Gill B. S. 1991. Variationof molecular markers among geographically diverse accessions of Triticum tauschii. Genome 34:354-361.

83. Lui C. J., Gale M. D., 1991: The chromosomal location of genes encoding NADH dehydrogenase isozymes in hexaploid wheat and related species. Genome 34: 44-51.

84. Markert C. L., Whitt G. S., 1968. Molecular varieties of Isozymes. Experientia 24: 977-991.

85. Mcintosh, R. A., Yamazaki, Y., Devos, K. M., Dubcovsky, J., Rogers, W. J., Appels, R., 2003. MacGene 2003. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Proc. 10th Int. Wheat Genet. Symp., Vol. 5. 1-6 September 2003, Paestum, Italy.

86. Mclntyre C., L., 1988. Variation at isozyme loci in Triticeae. PI. Syst. Evol. 160: 123-142.

87. Mendlinger S., Zohary D., 1995. The extent and structure of genetic variation in species of the Sitopsis group of Aegilops. Heredity 74: 616-627.

88. Mukai T., 1970. Spontaneous mutation rates of isozyme genes in Drosophila melanogaster. Drosophila Inform. Serv. 45: 99.

89. Muller H. J., 1950. Our load of mutations. Am. J. Human Genet. 2: 111-176.

90. Nakai Y., 1978. Variation and geographical distribution of esterase zymograms in. Aegilops squarrosa. Wheat Information Service 45, 46: 21-25.

91. Nakai Y., 1979. Isozyme variations in Aegilops and Triticum, IV. The origin of the common wheats revealed from the study on esterase isozymes in synthesized hexaploid wheats. Japan. J. Genetics 54: 175-189.

92. Nei M., 1973. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 70: 3321-3323.

93. Nei M., 1975. Molecular population genetics and evolution. Amsterdam, Oxford, North-Holland Publishing Company, pp 288.

94. Neuman P. R., Hart G. E., 1983. Genetic control of shikimate dehydrogenase in hexaploid wheat. Biochem. Genet 21: 963-968.

95. Nevo E., Beiles A., Ben-Shlomo R., 1984. The evolutionary significance of genetic diversity: ecological, demographic and life history correlates. Lecture notes in biosistematics 53: 13-213.

96. Nevo E., Atsmon D., Beiles A., 1985. Protein resources in wild barley Hordeum spontaneum in Israel: predictive method by ecology and allozyme markers. PL Syst. Evol. 150: 205-222.

97. Nevo E., Beiles A., Kaplan D., Golenberg E. M., Olsvig-Whittaker L., Nuvez Z., 1986a. Natural selection of allozyme polymorphisms: a microsite test revealing ecological genetic differentiation in wild barley. Evolution 40: 13-20.

98. Nevo E., Zohary D., Beiles A., Kaplan D., Stroch N., 1986b, Genetic diversity and environmental associations of wild barley, Hordeum spontaneum, in Turkey. Genetica 68: 203-213.

99. Nishikawa K., Furuta Y., Wada T., 1980. Genetic studies on a-amylase isozymes in wheat. III. Intraspecific variation in Aegilops squarrosa and birthplace of hexaploid wheat. Japan. J. Genetics 55: 352-336.

100. Pestsova E., Korzun V., Goncharov N. P., Hammer K., Ganal M. W., Roder M. S., 2000. Microsatellite analysis of Aegilops tauschii germplasm. Theor. Appl. Genet. 101: 100-106.

101. Pestsova E., Ganal M. W., Roder M., 2000: Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat. Genome 43:•) 689-697.

102. Pigliucci M., Benedettelli S., Villani F., 1990. Spatial patterns of genetic variability in Italian chestnut (Castanea sativa). Can. J. Bot. 68: 1962-1967.

103. Porceddu E., Lafiandra D., 1985. Origin and evolution of wheats. In: The origin and domestication of cnltivated plants, Symp., Rome, November 25 27, pp 143-178.

104. Powers D. A., Lauerman T., Crawford D., DiMichele L., 1991. Genetic mechanisms for adapting to a changing environment. Annu. Rev. Genet. 25: 629-659.

105. Roder M. S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M., Leroy P., Ganal, 1998: A microsatellite map of wheat. Genetics 149: 2007-2023.

106. Scandalios J. G., 1991. Genomic responses to environmental stress: the antioxidant genes of maize. In Shumny, V. K., Ruvinsky, A. O., (Eds.): Problems of genetics and theory of evolution, pp 138-161. - Novosibirsk: Nauka (in Russian).

107. Sears E. R., 1958.The aneuploids of common wheat. Proc. 1st Int. Wheat Genet. Symp., pp 221-228.

108. Sears E. R., 1966. Nullisomic-Tetrasomic Combinations in Hexaploid Wheat. In: Riley R. & K. R. Lewis (Eds.) Chromosome Manipulations and Plant Genetics. Oliver & Boyd, Edinburgh.

109. She J. X., Autem M., Kotulas G., Pasteur N., Bonhomme F., 1987. Multivariate analysis of genetic exchanges between Solea aegyptiaca and Solea senegalensis (Teleosts, Soleidae). Biol. J. Linn. Soc. 32: 357-371.

110. Stuber C. W., 1989. Marker-based selection for quantitative traits. Vortr. Pflanzenzuchtg 16: 31-49.

111. Takahashi R, Yasuda S., 1971. Genetics of earliness and growth habit in barley. In: Nilan RA (ed.) Proceedings of the 2nd International Barley Genetics Symposium. Washington State University Press, Washington, pp 388-408.

112. Tanaka M., 1983. Geographical distribution of Aegilops species based on collection at the plant germplasm institute, Kyoto University. In: Sakamoto, S., (Ed.): Proc. 6th International Wheat Genetics Symposium, pp 1009-1024. -Kyoto, Japan.

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

114. Vodenitcharova M. S., 1989. Isozyme variation in ploidy distinguishable species of subtribe Triticinae. Cereal Res. Commun. 17: 11-15.

115. Wallace B., 1987. Fifty years of genetic load. The Journal of Heredity 78: 134-142.

116. Watt W. B., 1992. Eggs, enzymes and evolution natural genetic variants change insect fecundity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 10608-10612.

117. Watt W. B., 1994. Allozymes in evolutionary Genetics: Self-imposed Burden or extraordinary tool? Genetics 136: 11-16.

118. Watt W. B., Cassin R. C., Swan M. S., 1983. Adaptation at specific loci. III. Field behavior and survivorship differences among Colias PGI genotypes are predictable from in vitro biochemistry. Genetics 103: 725-739.

119. Watt W. B., Carter P. A., Blower S. M., 1985. Adaptation at specific loci. IV. Differential mating success among glycolytic allozyme genotypes of Colias butterflies. Genetics 109: 157-175.

120. Watt W. B., Dean A. M., 2000. Molecular-functional studies of adaptive genetic variation in prokaryotes and eukaryotes. Annu. Rev. Genet. 34: 593622.

121. Witcombe J. R., 1983. A guide to the species of Aegilops L. IBPGR Secretariat, Rome, pp 74.