Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Геномная локализация и структурно-функциональные особенности генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ее сородичей

ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Геномная локализация и структурно-функциональные особенности генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ее сородичей"

На правах рукописи 4852437

Хлесткина Елена Константиновна

ГЕНОМНАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕНОВ БИОСИНТЕЗА ФЛАВОНОИДОВ ПШЕНИЦЫ И ЕЕ СОРОДИЧЕЙ

Генетика - 03.02.07

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск 2011

1 СЕН 2011

4852437

Работа выполнена в Лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений Учреждения Российской академии наук Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Салина Е. А.

Учреждение Российской академии наук Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Першина JI.A.

Учреждение Российской академии наук Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск

доктор биологических наук, профессор Константинов Ю. М., Учреждение Российской академии наук Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения РАН, г. Иркутск

доктор биологических наук, профессор Пухальский В.А.,

Учреждение Российской академии наук Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, г. Москва

Ведущее учреждение: Учреждение Российской академии наук

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится "Ж" Cë+ÇfYlA&рЛ. 2011 г. на утреннем заседании Диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук (Д 003.011.01) при Учреждении Российской академии наук Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН по адресу: 630090, Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 10, факс: (383)333-12-78, e-mail: dissov@bionet.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Автореферат разослан " /¿" oMuJC+^c^ 2011 г.

Ученый секретарь .

диссертационного совета Г \ <

доктор биологических наук (jV) Т.М. Хлебодарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) является ажнейшей сельскохозяйственной культурой и одним из наиболее значимых объектов [сследований в области генетики, цитогенетики, молекулярной генетики и шлогенетики растений. Данный вид имеет аллогексаплоидный геном (2п = бх = 42, IBAADD), в образовании которого участвовали диплоидные виды Т. urartu (АА), \egilops speltoides (SS) и Ае. tauschii (DD). Копии одного и того же гена в геномах А, ! и D называют гомеологичными генами. Выявление гомеологичных генов и сследование, направленное на понимание того, как согласуется работа омеологичных генов при формировании признаков мягкой пшеницы, каковы труктурно-функциональные отличия между гомеологичными копиями, представляет нтерес как с эволюционной, так и с генетико-селекционной точки зрения.

Система генов, участвующих в формировании признаков окраски, может редставлять собой удобную модель для сравнительного изучения гомеологичных гнов мягкой пшеницы. Во-первых, признаки окраски являются качественными ризнаками. Различные аллели в локусах, определяющих окраску, дают легко азличимые фенотипы (именно с этим связано широкое использование признаков краски для таксономического определения и для идентификации сортов пшеницы; [кубцинер и Савицкий, 1947). Во-вторых, путь биосинтеза флавоноидных пигментов, беспечивающих окраску органов, является универсальным для растений, а ;нетические основы биосинтеза флавоноидов хорошо изучены у диплоидных злаков сукуруза и ячмень) (Mol et al., 1988; Jende-Strid, 1993; Chopra et al., 2008). Таким бразом, существует основа для выделения генов биосинтеза флавоноидов пшеницы ри использовании подходов сравнительной геномики и сравнительной генетики .auric and Devos, 2002).

Система генов, участвующих в биосинтезе флавоноидных пигментов у пшеницы, редставляет интерес не только как удобная генетическая модель, но и в связи с заптивным значением некоторых признаков окраски. Например, наличие красной <раски колоса связывают с жизнеспособностью пшеницы в районах с холодным шматом (Darwin, 1883; Синская, 1925; Мартынов и Добротворская, 1997). Красная «раска зерна предупреждает преждевременное прорастание семян (Miyamoto et al., )61; Freed et al., 1976). Интенсивная антоциановая окраска колеоптиле, стебля и

пыльников связана с устойчивостью к твердой и пыльной головне (Богданова с соавт 2002). Кроме того, антоцианы участвуют в противодействии различным вида: абиотического стресса (Chalker-Scott, 1999; Ryan et al., 2002; Gould, 2004).

До настоящей работы были выявлены гены, определяющие фенотип п некоторым признакам окраски мягкой пшеницы (Mcintosh et al., 2008), о структурно организации и функциональной роли которых ничего не было известно. Также и генома пшеницы были выделены структурные гены, кодирующие некоторы ферменты биосинтеза флавоноидных пигментов (Li et al., 1999; Himi and Noda, 200^ Himi et al., 2006). Однако в целом взаимосвязь между этими двумя группами гено оставалась невыясненной. Неизвестно было, могут ли гены, определяющие фенотиг непосредственно кодировать ферменты биосинтеза флавоноидных пигментов (как эт бывает у диплоидных видов; Dooner et al., 1991) или они являются у пшенищ регуляторными по отношению к структурным генам?

Кроме того, большинство генов, участвующих в формировании окраски пшеницы, до сих пор не были картированы, а применение у аллополиплоидно пшеницы стандартных методик, разработанных для картирования структурных гено в диплоидных геномах, было затруднено. Для многих структурных генов биосинтез флавоноидов пшеницы не были выделены нуклеотидные последовательност] гомологичных копий. Также, большинство известных генов, определяющих окраск) были до настоящей работы выявлены только в одном или двух из трех диплоидны: геномов, входящих в состав генома аллополиплоидной пшеницы (Mcintosh et al. 2008). Связано ли это с редкой встречаемостью генотипов, несущих функциональны! аллели в отдельных гомеологичных локусах, или с утратой данных копий ввид; структурных изменений генома после аллополиплоидизации, оставалоа неизвестным.

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования заключалась i установлении геномной локализации и исследовании структурно-функциональны? особенностей генов биосинтеза флавоноидных пигментов мягкой пшеницы и е( сородичей. В работе были поставлены следующие задачи:

• провести генетическое картирование генов, определяющих фенотип пшеницы пс признакам окраски (окраска колеоптиле, пыльников, стебля, листа, колосковых чешуи и перикарпа зерна);

изучить распространение данных генов в коллекциях сортов с оценкой динамики частот аллелей у современных сортов по сравнению со стародавними; выяснить функциональную роль генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, в биосинтезе флавоноидных пигментов;

выделить последовательности структурных генов, кодирующих отдельные ферменты, участвующие в биосинтезе флавоноидных пигментов, и дать сравнительную характеристику гомеологичных структурных генов мягкой пшеницы и ее сородичей;

картировать выделенные структурные гены биосинтеза флавоноидов пшеницы и ржи;

охарактеризовать особенности экспрессии гомеологичных генов злаков различного происхождения в геноме аллополиплоидной пшеницы.

аучная новизна работы. В настоящей работе получен ряд новых приоритетных зультатов. Данная работа является первым комплексным исследованием шекулярно-генетических механизмов формирования признаков окраски у пшеницы применением методов классической генетики, молекулярной генетики и геномики. ¡ервые изучена функциональная роль генов, определяющих фенотип пшеницы по «знакам окраски, и показано их участие в регуляции транскрипции структурных нов биосинтеза флавоноидных пигментов. Более двадцати генов пшеницы и ее родичей картированы впервые, а полученные результаты вошли в международный галог генных символов пшеницы и международный каталог генов и маркеров ржи.

Впервые проведено сравнительное картирование генов, участвующих в >рмировании признаков окраски, локализованных в гомеологичных геномах злаков, тановлено, что и регуляторные, и структурные гены биосинтеза флавоноидных гментов представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. Показано, э гомеологичные копии структурных локусов характеризуются более схожими жду собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиями гуляторных генов.

Впервые исследованы взаимоотношения регуляторных и структурных генов, галтованных в разных диплоидных геномах, входящих в состав югексаплоидного генома пшеницы. Установлено, что регуляторные гены одинаково гивируют гомеологичные копии структурных генов, независимо от того,

3

располагаются регуляторный и структурный ген в одном и том же или разш диплоидных геномах.

Впервые на транскрипционном уровне показано, что при биосинте флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) мог компенсировать функции недостающих генов пшеницы.

Практическая ценность работы. Разработаны специфичные маркеры д структурных генов биосинтеза флавоноидов, которые могут использоваться далее д изучения стресс-индуцируемых изменений в транскриптоме пшеницы. Получен р новых геном- и хромосом-специфичных маркеров, которые могут эффектов использоваться для идентификации отдельных геномов и хромосом у межродов! гибридов злаков. Предложен эффективный метод генетического картирован структурных генов в аллополиплоидных геномах растений, у которых применен стандартных методик, разработанных для картирования диплоидных геноме затруднено ввиду наличия гомеологичных копий генов. Данный метод основан применении геном-специфичных праймеров, выявляющих межсортов! полиморфизм.

Создана база данных по микросателлитным локусам и составлены геномш паспорта для коллекции отечественных яровых сортов мягкой пшеницы, котор! могут использоваться в дальнейшем для повышения эффективности регистрац] новых сортов, защиты авторских прав и проверки чистоты сортового материала.

Полученные результаты используются при чтении курсов лекций в НГ (Новосибирск) и Университете М. Лютера (Галле, Германия), а также на школах д. молодых ученых (Новосибирск, Звенигород, Гатерслебен).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Гены, определяющие фенотип пшеницы по признакам окраски, являют! регуляторными; разные аллели этих генов предопределяют различия транскрипционной активности структурных генов биосинтеза флавоноиднь пигментов.

2. Регуляторные и структурные гены биосинтеза флавоноидных пигменте представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий.

3. Гомеологичные копии структурных генов характеризуются более схожими между собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиями регуляторных генов.

4. При биосинтезе флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены более чем на 30 различных российских и международных конференциях, в том числе, на 12-й, 13-й и 14-й международных конференциях Европейского сообщества по анеуплоидам пшеницы (EWAC) (2002, Норвич; 2005, Прага; 2007, Стамбул), 6-й и 8-й "атерслсбенской международной научной конференции (2002 и 2005, Гатерслебен), 11-м международном симпозиуме по молекулярным маркерам (2003, Гатерслебен), !-й всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы генетики» (2003, Лосква), 3-м и 5-м съездах ВОГиС (2004 и 2009, Москва), 7-м съезде Общества 1астениеводства (GPZ; 2004, Галле; приглашенный доклад), 2-м рабочем совещании онсорциума по тандемным повторам «Биоинформатика, Геномика и функциональность микросателлитов и VNTR» (2006, Будапешт), 1-х и 2-х чтениях [амяти В.И. Корогодина и В.А. Шевченко «Актуальные вопросы генетики, адиобиологии и радиоэкологии» (2007 и 2009, Москва, Дубна), международной онференции «Молекулярное картирование и селекция растений с помощью [аркеров» (2008, Вена), 20-м Генетическом конгрессе (2008, Берлин), 11-м [еждународном симпозиуме по генетике пшеницы (2008, Брисбен), научной энференции «Эколого-генетические проблемы селекции растений» (2008, Краснодар), международной конференции «Хромосома 2009» (2009, Новосибирск), -й международной конференции по пшенице (2010, Санкт-Петербург), еждународной конференции «Генетика, геномика и биотехнология растений» (2010, овосибирск), 7-й международной конференции по биоинформатике регуляции и груктуры генома» (2010, Новосибирск), 3-й международной конференции Современные проблемы генетики, радиобиологии, радиоэкологии и эволюции», зсвященной Н.В. Тимофееву-Ресовскому (2010, Алушта).

убликации. По результатам исследования опубликовано 27 статей в ведущих

отечественных и зарубежных рецензируемых журналах, 2 главы в зарубежш научных монографиях и 20 статей в сборниках научных трудов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литератур описания материалов и методов, результатов, обсуждения, заключения, выводе списка литературы и приложения. Материал диссертации изложен на 325 страниц; печатного текста, включая 43 таблицы и 80 рисунков. Список цитирован» литературы содержит 561 работу.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Определение хромосомной локализации генов, ДНК-маркеров и физичесю картирование осуществляли с помощью нуллитетрасомных, дителосомных делеционных линий сорта Chinese Spring (CS) мягкой пшеницы (Sears, 1944, 194 Driscoll and Sears, 1971). Для генетического картирования и теста на аллели: использовали популяции (табл. 1). Для изучения распространения аллеле контролирующих окраску различных органов у пшеницы, и микросателлитнь аллелей использовали коллекции сортов мягкой пшеницы: по 36 образцов из Албан! (1941 и 1994 гг.), Индии (1937 и 1976 гг.) и Непала (1937 и 1971 гг.) и 54 яровь отечественных сорта (1926-2001 гг.) (Khlestkina et al., 2004), поддерживаемые Генбанке IPK (Гатерслебен), ИЦиГ СО РАН (Новосибирск) и ВИР им. Вавило! (Санкт-Петербург). Анализ транскрипции структурных генов биосинте: флавоноидов проводился при использовании различных генетических моделе описанных в таблице 2. Фенотипическая оценка признаков окраски (рис. 1) популяциях 1-3, 5, 7, 10-13 проводилась автором диссертации лично, в популяциях • 8-9 и российской коллекции пшеницы - совместно с к.б.н. Пшеничниковой Т. у (ИЦиГ СО РАН). Данные по окраске колоса популяции 6 и образцов пшеницы i Албании, Индии и Непала предоставил Dr. Borner A. (IPK, Гатерслебен). Соответствг наблюдаемого в популяциях расщепления по маркерам и признакам теоретическ ожидаемому определяли с помощью критерия х2 (Гершензон, 1979).

ДНК растений выделяли согласно методике Plaschke et al. (1995). Выделение очистку РНК растений проводили при использовании наборов реагентов «Plant Rneas Kit», «RNase-free DNase set» и «RNeasy MinElute Cleanup Kit» (Qiagen). кДН! синтезировали из 1 мг суммарной РНК с помощью обратной транскрипции, использу олигонуклеотидную затравку (dT)15 и набор реагентов «Omniscript Revers

6

■anscription kit» (Qiagen).

аблнца 1. Популяции, используемые для картирования и тестов на аллелизм, обозначения нов, изученных с их помощью в настоящей работе.__

ft Родительские линии популяции Популяция (численность) Гены

1 Т. aestivum Жница / Т. aestivum TR1 542 F2 (48), Khlestkina et al., 2006 Rg-Alb

2 Т. aestivum ¡:S29BgHg/ Т. aestivum TRI 546 F2 (97), Khlestkina et al., 2006 Rg-Alc

3 Т. aestivum Federation / Т. aestivum TRJ 546 Fi (105), Khlestkina et al., 2006 Rg-Blb

4 Т. aestivum Голубка / Т. aestivum Новосибирская 67 Fj(74), Khlestkina et al., 2006 Rg-Dlc, Rc-Dl, Pc-DI, Pan-Dl, Plb-Dl

5 Т. aestivum Голубка / Т. aestivum L301 Fj(44), Khlestkina et a!., 2006 Rg-Dlc

6 Т. durum х Ае. tauschii W7984 / Т. aestivum Opata 85 RIL* (111), van Deynze et al., 1995 Rg-Dlb

7 Т. durum х Ае. tauschii SN-N / Т. aestivum Ульяновка F2(146), Khlestkina et al., 2009 Rg-Alc, Rg-Dlb

S Т. aestivum Жница / Т. aestivum i:S29BgHg F2 (154), Khlestkina et al., 2009 Rg-Alb, Rg-Alc

9 Т. aestivum Голубка/ Т. durum х Ае. tauschii W7984 F2 (93), Khlestkina et al., 2009 Rg-Dlb, Rg-Dlc

10 Т. aestivum CS(Hope 7В) / Т. aestivum TRI 2732 F2(134), Khlestkina et al., 2002 Rc-Bl, Pc-Bl, Pls-Bl, Pib-BI

1 Т. aestivum TRI 19286 / Т. aestivum CS F2(108) Pc-Dl, PIs-DI, Plb-Dl

12 Т. durum TRI 15744/ Т. durum TRI 2719 F2(108), Khlestkina et al., 2010 Pg, Ppl, Pp3, Rc-Bl, Pc-Bl, Pls-Bl, Pib-BI

13 T. aestivum Саратовская 29 / Т. aestivum C29(YP 4D»7A) DH** (108), Khlestkina et al., 2010 Rc-Al, Pc-Al, PIs-Al, Plb-AI

14 T.timopheevii k-38555 / T. militinae F2(70), Salina et al., 2006 F3h-A¡

5 T. aestivum Саратовская 29 / T.spelta F2 (42), Khlestkina et al., 2011 F3h-Bl

6 T. aestivum CS(Hope 7A) / T. aestivum TRI 15010 F2 (74), Khlestkina et al., 2002 F3h-B2

17 T. aestivum Мироновская 808 / Т. aestivum Ai-bian F2(71), Börner et al., 1997 F3h-DI

18 T. aestivum Скала / Т. aestivum Саратовская 29-7? timopheevii 842 F2 (93), Leonova et al., 2002 F3h-Gl

9 S. cereale Вятка / S. cereale Monstrous F2 (72), Malyshev et al., 2003 F3h-R¡, Ans

0 S. cereale P105 / S. cereale P87 F2(72), Malyshev et al., 2003 3Rt

1 S. cereale Вятка / S. cereale Steel F2(72), Malyshev et al., 2003 .***

2 S. cereale Steel / S. cereale Monstrous F2(72), Malyshev et al., 2003

DH - double haploid, ** R1L - recombinant inbred lines, *** популяции использовались для построения [кросателлитных карт и сравнительного картирования.

ПЦР проводили в реакционной смеси объемом 25 мкл, используя «Touchdown» ютокол (Somers et al., 2003). Количественная ОТ-ПЦР проводилась в трех )вторностях на кДНК при использовании набора реагентов «QuantiTect SYBR Green it» (Qiagen) и системы «Applied Biosystems 7000 (или 7900) НТ» согласно 1струкции производителя. Анализ данных ПЦР в реальном времени осуществлялся с ¡мощью программы SDS 1.3. (или 2.2.) при использовании порогового метода >авнения графиков накопления ДНК (Ct) и с определением эффективности ПЦР по

последовательным разбавлениям образца. Для стандартизации количества кДН1 матрицы осуществлялась количественная ОТ-ПЦР с праймерами к референсньн генам Übe и Gapdh пшеницы. Оценка достоверности различий, выявляемых пр анализе транскрипции гомеологичных копий генов, осуществлялась с помощью i критерия Стьюдента (Васильева, 2000).

Таблица 2. Генетические модели, используемые для анализа транскрипции гено]

участвующих в формировании окраски

Геи Растительный материал Ткань (гены, определяющие фенотип)

Fih-1 и Chi почти изогенная линия мягкой пшеницы i;S29BgHg (Arbuzova et al., 1998), интрогрессивная (почти изогенная) линия CS-Ae.tauschii lD^t (Pestsova et al., 2006) колосковые чешуи №-А1с, -«я-О/б)

Chi, F3h-1, Ans и 3Rt пшенично-ржаные дополненные линии CS/Imperial (Driscoll and Sears, 1971) кшеоптиле (Дс-Л7А)

Fih-1 рекомбинантные линии мягкой пшеницы Саратовская 29/Саратовская 29(Yanetzkis Probat 4D*7A) (Khlestkina et al., 2010) кшеоптиле (Я с-А1Ь)

F3h-1 рекомбинантные линии мягкой пшеницы CS(Hope 7B)/TRI 2732 (Khlestkina et al., 2002) колеоптиле (Яс-В1Ъ)

F3h-1, Chi-Bl интрогрессивные линии CS-Ae.tauschii 7D (Pestsova et al., 2006) колеоптиле (Яс-ША)

F3h-Al, -Bl, -Dl сорт мягкой пшеницы Саратовская 29 колеоптиле (Кс-Л1, Яс-О! )

F3h-A I, -Bl, -Dl, -B2 и Chi-Bl линия мягкой пшеницы с межсортовым замещением хромосомы CS(Hope 7А) (Kuspira and Unrau, 1958) колеоптиле (Кс-А 1Ъ)

F3h-Al, -Bl, -Dl, -B2 и Chi-Bl линия мягкой пшеницы с межсортовым замещением хромосомы CS(Hope 7В) (Kuspira and Unrau, 1958) колеоптиле (Яс-В1Ь)

F3H-A1, -Bl, -Dl, -B2 сорт мягкой пшеницы Мироновская 808 колеоптиле (Лс-О/А)

F3h-Al, -Bl, -R1 линия L2R(2D)c замещением хромосомы 2D сорта мягкой пшеницы Саратовская 29 на хромосому 2R сорта ржи Онохойская (Силкова с соавт., 2006) колеоптиле (Яс-1Ь)

F3h-1 пшенично-эгилопсные дополненные линии CSlAe.speltoides 7S, CS/Ae.longissima 7S, CS/Ae.searsii 7S (Friebe et al., 1993, 1995,2000) колеоптиле (Кс-81Ь)

F3h-1 линия с замещением хромосомы 7D сорта мягкой пшеницы Пиротрикс 28 на хромосому 7Н™ ячменя Н. marinum (Трубачеева с соавг., 2008) колеоптиле (Яс-Н1Ь)

Мус-А1 почти изогенная линия мягкой пшеницы i:S29PplPp2 (Arbuzova et al., 1998) перикарп зерна (РрЗ)

Электрофоретический анализ геномной ДНК, плазмидной ДНК и ПЦР

продуктов проводили согласно Maniatis et al. (1982). ПЦР-фрагменты выделяли из \°/ агарозного геля с помощью набора реагентов «MinElute gel extraction kit» \ клонировали при использовании «PCR Cloning plus Kit» (Qiagen). ДНК плазми, выделяли методом щелочного лизиса (Maniatis et al., 1982). Клонированньи фрагменты ДНК анализировали с помощью набора для секвенирования «ABI PRISN

Dye terminator cycle sequencing ready reaction kit» (Perkin Elmer) при содействии ЦКП CO РАН «Межинститутский центр секвенирования». Кластерный анализ выполнялся с помощью программы MEGA 3.1. (Kumar et al., 2004) при использовании алгоритма UPGMA.

Для разработки праймеров к генам биосинтеза флавоноидов пшеницы и ржи и для кластерного анализа использовались последовательности одноименных генов других видов растений, а также EST пшеницы и ржи, выявленные в банках данных нуклеотидных последовательностей NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov/Database/) и GRAINGENE (http://wheat.pw.usda.gov/) с помощью алгоритмов UniGene (Pontius et al., 2003) и BLAST (Altchul et al., 1990). Множественное выравнивание последовательностей проводилось с помощью программы MULTAL1N (Corpet, 1988), а конструирование праймеров - с помощью компьютерной программы OLIGO (Rychlik and Rhoads, 1989). Для молекулярного картирования, а также для анализа коллекций пшеницы использовались микросателлитные маркеры GWM (Röder et al., 1998; Ganal and Röder, 2007), GDM (Pestsova et al., 2000), BARC (Song et al., 2002), kVMC (Somers et al., 2004) и TAGLGAP (MW1B002; Devos et al., 1995). viнкросателлИТ11ыii анализ проводился согласно протоколу, описанному Röder et al. 1998). Построение молекулярно-генетических карт проводилось с помощью сомпьютерной программы MAPMAKER 2.0 (Lander et al., 1987).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

картирование признаков окраски. Основой для проведения исследований,

щправленных на понимание механизмов формирования признаков окраски у

[шеницы, является генетическое картирование генов, определяющих фенотип по

1анным признакам. В настоящей работе с помощью микросателлитных маркеров

1существлено генетическое картирование более 20 генов, определяющих фенотип

1шеницы по признакам окраски (Khlestkina et al., 2002, 2006, 2008, 2009, 2010). В

езультате гены, определяющие черную (Bg), красную (Rgl, Rg2, Rg3) и серо-

;ымчатую окраску колосковых чешуи, были картированы в гомеологичных позициях

дистальных районах хромосом IAS, IBS и IDS мягкой пшеницы (рис. 2).

езультаты сравнительного картирования и теста на аллелизм указывают на то, что

'g3 и Bg - разные аллели одного и того же локуса. Согласно правилам обозначения

енов пшеницы данный локус получил наименование Rg-AI с обозначением аллелей

9

Rg-Ala (аллель, определяющий отсутствие окраски), Rg-Alb (Rg3) и Rg-Alc (ßg). Также согласно результатам картирования и теста на аллелизм ген Rg2 и ген, определяющий серо-дымчатую окраску колоса, картированные в хромосоме 1D, являются аллельными и были обозначены Rg-Dlb и Rg-Dlc, соответственно. Гомеологичный ген в хромосоме IB (Rgl) был обозначен Rg-Bl (рис. 2) (Khlestkina е al., 2006, 2009).

Гены, определяющие окраску колосковых чешуи, гомеологичные генам Rt мягкой пшеницы, изученным в настоящей работе (рис. 2), выявлены только у пшени (van Deynze et al., 1995; Korzun et al., 1999; Salina et al., 2006; Khlestkina et al., 2006 2009) и эгилопсов (Arzani et al., 2004; Khlestkina et al-, 2006, 2009). Гены контролирующие похожий признак у других видов злаков, например, гены BIBlp \ Re2/Pre2 ячменя и ген Р кукурузы локализованы не в гомеологичной позиции (Ahn е al., 1993; Lundqvist et al., 1996; Davis et al., 1999).

Впервые изучен характер наследования признака антоциановой (пурпурной окраски колосковых чешуй. Фенотипический анализ F2 популяции тетраплоидно! пшеницы Т. durum (популяция 12; табл. 1) показал, что данный призна; контролируется одним доминантным геном (расщепление в популяци] соответствовало 3:1, %2 = 0.05, Р > 0.80), обозначенным Pg. Проведенно' микросателлитное картирование позволило выявить локализацию данного гена хромосоме 2А между микросателлитными маркерами Xgwm0817 и Xgwm0328 ; тесном сцеплении с геном РрЗ (рис. За). Ген РрЗ является одним из дву: комплементарных доминантных генов, определяющих антоциановую окраск; перикарпа зерна. Расщепление по данному признаку в популяции 12 соответствовал! 9:7 (х2 = 0.01, Р > 0.90). Комплементарный ген Рр1 был картирован в хромосоме 71 (Khlestkina et al., 2010).

На основе схожей функции и хромосомной локализации предполагаемым! ортологами генов РрЗ и Pg могут являться Мус-подобные гены-регуляторь биосинтеза антоцианов риса (Pb/Ra) и кукурузы (Lc/R). Используя известны! последовательности кДНК генов Pb/Ra, (U39860, Hu et al., 1996; Wang and Shu 2007) i Lc/R (M26227, Ludwig et al., 1989) мы провели поиск гомологичны; последовательностей в базе данных пшеницы. В результате была выявлен; гомологичная последовательность в ВАС-клоне 404Н6 хромосомы 2А диплоидно«

пшеницы Т. urartu. При использовании праймеров к частичной кодирующей последовательности выявленного гена Т. urartu, были выделены 2 нуклеотидные последовательности из геномов А и В тетраплоидной пшеницы Т. durum.

ИОЛОС

Антоциановая окраска колеоптиле (йс)

Рис. 1. Признаки окраски пшеницы, изученные в настоящей работе.

1АЭ

1АЭ

1Вв

ЮБ

«в»й

0135

1А1-

свепто-красный колос

- = ЗДайИ 1А1.

черный колос

- " ХртОЗЗ 7

- . хЗтлО 739

Х91л0в«в

1В1-

красный колос

ЮБ

общие паркеры ♦

Х(7-ЫЯ1223 ХружООЗЗ

ХдплОЗЗУ

_ . целгромерл

¿■¡-.Т. С 4 Рв

- - у^ломг

неокрашенный колос

Ю1_ Л

свро-<)ыи чатыи темно-красный колос колос

Рис. 2. Полученные генетические карты хромосом первой гомеологической группы ишеницы, содержащие гены, определяющие о»р1ску колоса (КЫе51к1па е! а1., 2006, 2009). «Х^т.,.», ^<Xgdm...» и «ХЬагс...» - микросателлитные локусы. Популяции, используемые для кар! ирования, описаны в табл. 1. Гомеологичные локусы соединены пунктирными линиями.

Далее с помощью праймеров, специфичных к каждой из двух выделенных последовательностей, соответствующие гены, обозначенные Afyc-Al и Myc-Bí, были локализованы в хромосоме 2А (в проксимальном районе 2AL) и 2В (в делеционном районе 2BL-5). Мус-Al ко-локализовался с генами, определяющими антоциановую окраску перикарпа зерна (РрЗ) и колоса (Pg) (рис. За).

Впервые изучен характер наследования признаков антоциановой окраски листовых пластинок и листовых влагалищ. Фенотипический анализ популяций 4, 10, 11, 12 и 13 показал, что каждый из двух данных признаков наследуется моногенно с доминированием окрашенных форм. Микросателлитное картирование при использовании популяции 10 позволило локализовать гены, определяющие антоциановую окраску листовых пластинок (Plb-Bl), листовых влагалищ (Pls-Bl), колеоптиле (Rc-Bl) и стебля (Рс-В1), в коротком плече хромосомы 7В между маркерами Xgwm0255 и Xgwm0573 (рис. 36). У твердой пшеницы (популяция 12) вместе с кластером генов Pls-Bl, Plb-Bl, Рс-В1 и Rc-Bl ко-локализовался один из двух комплементарных доминантных генов, определяющих антоциановую окраску перикарпа зерна, Ppl (Khlestkina et al., 2010). Аналогичным образом с помощью остальных популяций были картированы гены Pls-Al, Plb-Al, Pc-Al, и Rc-Al, образующие кластер в коротком плече хромосомы 7А, и гены Pls-Dl, Plb-Dl, Pc-Dl, Pan-Dl и Rc-Dl, образующие кластер в коротком плече хромосомы 7D (Khlestkina et al., 2008, 2009, 2010). В некоторых популяциях между данными признаками окраски наблюдалась рекомбинация. Ген, определяющий окраску пыльников, картирован в нашей работе только в хромосоме 7D, однако известен его гомеолог, Рап-А], в хромосоме 7А твердой пшеницы (Blanco et al., 1998).

В целом кластеры генов, определяющих антоциановую окраску колеоптиле, стебля, пыльников, листовых пластинок и листовых влагалищ располагаются в хромосомах 7А, 7В и 7D в гомеологичных позициях относительно друг друга (Khlestkina et al., 2008, 2009, 2010). Данные гены ко-локализуются с гомологами Myb-подобных регуляторных факторов биосинтеза антоцианов кукурузы С1/Р1, выявленными ранее у пшеницы с помощью блот-гибридизации (Li et al., 1999). Гены ус, Pan, Plb, Pis, Rc и Ppl могли произойти в результате дупликации гена-гомолога 1.ИР1, расположенного в коротком плече хромосомы 7 диплоидного предка группы шдов Triticum-Aegilops, вследствие неравного кроссинговера и последующей каневой специализации образовавшихся копий.

а)

2AS

б)

7BS

- - Xgwm02SS

- - Xgwm027S

- -ХдтпОЗгЗ

+ РЭР3{М/С-А1)

• Xgwm0817 - - Xgwm0445

2AL

популяция 12

3.0 69

5.2 0.7

0 7 2.2

2.3

Rc-B1 Рс-В1 Pls-B1 Р1Ь-В1 Xgwm05T3

XgwmllM , Xgwm0046 Xgwm1173 XgwmOB71 XgwmlOSS XgwmOS97

Xgwm07S7

7BL

популяция 10

Рис. 3. Полученные генетические карты хромосомы 2А и 7В пшеницы, содержащие гены, определяющие антоциановую окраску различных органов (Khlestkina et al., 2002, 2008,2009, 2010). Соответствие генных символов и признаков представлено на рис. 1. «Лgwm...» -микросателлитные локусы. Популяции, используемые для картирования, описаны в табл. 1.

Для проведения сравнительного картирования и установления принадлежност! генов к одной гомеологической группе важным является наличие картированны: микросателлитных маркеров. До настоящей работы были разработаны маркеры и составлены микросателлитные карты для мягкой пшеницы (Roder et al., 1998; Stephenson et al., 1998; Song et al., 2005; Ganal and Roder, 2007) и ее сородичей (Korzui et al., 1999; Pestsova et al., 2000; Salina et al., 2006; Singh et al., 2007; Dobrovolskaya e al., 2007), а также для ячменя (Liu et al., 1996; Ramsay et al., 2000; Li et al., 2003). Для генома ржи микросателлитной карты создано не было. В данной работе при использовании популяций 19-22 (табл. 1) была составлена геномная карта ржи, содержащая 99 микросателлитных локусов Xgwm (картированных на основе

14

микросателлитных маркеров пшеницы) и Xrems (разработанных на основе микросателлитных последовательностей в EST ржи) (Khlestkina et al., 2004).

При использовании полученных микросателлитных карт было проведено сравнительное картирование локализации генов Rc пшеницы и ржи, которое указывает на локализацию гена Rc ржи между микросателлитными маркерами Xgwm0130 и Xg\vm0676 в проксимальном районе длинного плеча хромосомы 4R. Данный район, как известно (Devos et al., 1993), соответствует проксимальному району короткого плеча хромосом 7 гомеологической группы пшеницы, где находятся гены Rc пшеницы. Согласно правилам обозначения гомеологичных генов ген Rc ржи получил обозначение Rc-Rl (Khlestkina et al., 2009).

Распространение генов, определяющих окраску органов пшеницы. Результаты фенотипирования используемых в работе коллекций пшеницы из России, Албании, Индии и Непала указывают на то, что доля красноколосых сортов в них составляет 45, 42, 33 и 31%, соответственно. При сравнении стародавних и современных сортов выявлено, что в российской коллекции доля красноколосых форм со временем снизилась (с 71 до 15%), а в остальных коллекциях возросла. Также выявлены изменения в частотах аллелей микросателлитных локусов. Так, лишь от 2/3 (Албания, Непал) до 3/4 (Россия, Индия) аллелей стародавних сортов сохранились у современных сортов, тогда как остальная часть аллелей утеряна или замещена новыми аллелями, а среди аллелей общих для стародавних и современных сортов выявлено изменение частот встречаемости в среднем на 15% (Khlestkina et al., 2003, 2004, 2006). В результате проведенного анализа создана база данных по микросателлитным локусам и составлены геномные паспорта для коллекции отечественных яровых сортов мягкой пшеницы, а для аллелей Rg-Alb и Rg-Blb, определяющих красную окраску колоса, выявлены диагностические микросателлитные маркеры Xgwm0136 и Xtaglgap (Khlestkina et al., 2004, 2006, 2009).

В изучаемой коллекции отечественных сортов также проводилась оценка антоциановой окраски различных органов. Выявлена корреляция между окраской колеоптиле (Rc), стебля (Pc), листовых пластинок (Plb) и листовых влагалищ (Pis; табл. 3), которая может объясняться близким расположением генов Rc, Pc, Pan и Plb в хромосомах 7 гомеологической группы (рис. 36). Признак окраски ушек, контролируемый хромосомами 1D, 4В, 6В, с остальными признаками антоциановой окраски не коррелировал (табл. 3).

Таблица 3. Значения коэффициентов корреляции г (Пирсона) между признаками окраски

различных органов у отечественных яровых сортов мягкой пшеницы.

Rc Рс Plb Рап

Рс 0.786"'

Plb 0.429' 0.224

Рап 0.388' 0.185 0.440"

Ra 0.149 0.007 0.199 0.036

наблюдается корреляция прир < 0.05,0.02 и 0.01, соответственно.

Клонирование и картирование структурных генов биосинтеза флавоноидов. Для

большинства генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, нуклеотидные последовательности еще не выделены. Поэтому их функциональная роль в биосинтезе флавоноидных пигментов исследовалась посредством сравнительного изучения влияния доминантных и рецессивных аллелей в данных локусах на транскрипционную активность структурных генов биосинтеза флавоноидов. Однако изучение транскрипции структурных генов потребовало предварительного выделения их нуклеотидных последовательностей. Из геномов пшениц, эгилопсов и ржи на основе ПЦР было выделено и отсеквенировано 16 нуклеотидных последовательностей структурных генов биосинтеза флавоноидов, кодирующих ферменты халконфлаванонизомеразу (Chi), флаванон-3-гидроксилазу (F3h), антоцианидинсинтазу (Ans) и антоцианидин-3-гликозидрамнозилтрансферазу (3Rt) (табл. 4).

Выравнивание последовательностей разных копий одного и того же гена позволило выявить специфичные для копий нуклеотидные замены. Благодаря выявленным различиям были разработаны праймеры для амплификации индивидуальных копий структурных генов биосинтеза флавоноидов. Использование данных праймеров для анализа нуллитетрасомных, дителосомных, делеционных и дополненных линий позволило осуществить физическое картирование выделенных генов (данные по локализации суммированы в табл. 4). Установлено, что копии одного и того же гена присутствуют в гомеологичных хромосомах в количестве одна копия на хромосому. Исключение составили две копии гена F3h (F3h3 и F3h4), обе локализованные в хромосоме 2В (Khlestkina et al., 2008).

Таблица 4. Длина, хромосомная локализация и каталожный номер последовательностей генов, клонированных в настоящей работе (КЫе51кта еЧ а!., 2008, 2009)._

Ген Вид Длина отсеквеииро-ваиного участка (п.н.) Хромосомная локализация Каталожный номер в Генбанке

Chi-Bl (Chi!) T. aestivum 325 5В FJ668381

Chi-Dl (Chil) T. aestivum 318 5D FJ668382

Chi-Rl (Chi) S. cereale 218 5R FJ216423

F3h-Al (F3hl)* T. aestivum 1852 2А EF463100

F3h-Bl (F3h3) T. aestivum 1626 2В EU402957

F3h-DI (F3h2)* T. aestivum 1374 2D DQ233636

F3h-B2 (F3h4) T. aestivum 562 2В EU402958

F3h-Rl (F3h) S. cereale 823 2R EU815625

F3H-A1 (F3hl} T. timopheevii 542 2А EU402959

F3h-Gl (F3h2) T. timopheevii 539 2G EU402960

F3h T. urartu 542 2А EU402961

F3h Ae. speltoides 542 2S EU402963

F3h Ae. tauschii 1326 2D DQ233637

Ans S. cereale 542 6R EU815626

3Rt T. aestivum 844 5D EU815627

3Rt S. cereale 848 5R EU815628

* полные нуклеотидные последовательности генов; остальные - частичные

Для того чтобы установить, какие из выделенных копий гена F3h являются гомеологичными по отношению друг к другу, проводилось их генетическое картирование. Ввиду аллополиплоидной природы генома мягкой пшеницы и низкого уровня межсортового полиморфизма нуклеотидных последовательностей генов пшеницы, генетическое картирование структурных генов у данного вида представляет сложную задачу и требует трудоемких подходов для ее решения (Li et al., 1999; Boisson et al., 2005, Ravel et al., 2006). В настоящей работе был впервые предложен и использован эффективный подход для генетического картирования структурных генов пшеницы, основанный на ПЦР-скрининге родительских линий картирующих популяций с помощью праймеров, специфичных для индивидуальных копии. Как выяснилось, однонуклеотидные локусы, полиморфные между копиями, могут содержать полиморфизмы и между сортами. Таким образом, примененный подход позволял выявлять межсортовые различия с помощью ПЦР, а отобранные полиморфные популяции использовались для генотипирования и последующего генетического картирования индивидуальных копий структурных генов (рис. 4).

с Ч

Ю

ос

см

111 I ¡г I

+-Н-

от о

см

м а «ч *» г* СЧ Г». о «- » 55 ^ О О | 1 II 1 С X Б к 1 1 С I

от гэ ^ а I " 1

О см

° I

~ I

-1 Ш

см

Ш см

а |

: 2 —

5

I $ §

о

5 =

* X О- Я

£ §

•а С ■

5 о 5 ОС®

и н к

° <и" Я

3 " К

О о я

сию

х а -

я е- 1

_ в 2

3 ц в яЗв,

я еч к

X О н

о н ¡Й

4 и X

Ё а ¿X

с я с

3 « 3

Сид

а »

Я

ч

ш и

о о

О. и

а £

« г

и о 3*

5

О

о о

ц -5: 4

о «ч и

а ь. з

СЗ

и Я

в 2 а я

О Я

Р с

ш £

о : .

« О

I? 2

» ш

3 I

О 5

4 §

и _

2 5 я 5

И в

мО Н О. га

х с: и и ^ Й

о о. 5

5 №

О О,

о та си м

3 «

8 ч

В результате было установлено, что копии Р3к1, -2 и -3 мягкой пшеницы находятся в гомеологичных локусах, тогда как ГЗИ4 является паралогичным локусом. Согласно правилам обозначения генов пшеницы соответствующие гены были обозначены Р3к-Л1, -01, -В1 и -В2 (табл. 4). Гены РЗк Т. ПторЪеечП и £ сегеа1е были

картированы в позициях, гомеологичных по отношению к генам РЗк-1 (рис. 4) (КЫез1кта й а!., 2008, 2009, 2011). На рис. 5 отражено сходство нуклеотидных последовательностей гена РЗк в разных геномах и у разных видов растений. Видно, что ген РЗИ-В2 расположен отдельно от кластера генов РЗЪ-1 не только пшениц и эгилопсов, но ржи и ячменя (КЫез1кта й а1., 2008). Также было показано, что накопление несинонимичных нуклеотидных замен в данной копии происходит быстрее по сравнению с копиями РЗИ-1. Анализ транскрипции различных копий гена РЗИ в колеоптиле показал, что паралогичная копия РЗН-В2 отличается от гомеологичных копий РЗЪ-1 и по транскрипционной активности (КЫев1кта е! а1., 2008).

Э2 | ТгШсит ае&мит ГЗ/гГ ЕР^ВЭТОО М П ТпИсит НторЬееуИ (РЗЬТ) ЕЦ402959

Hordeum vulgare X58138 Trlticum aestivum (F3f>*l FU40295a Zea mays NM _001112225 Otyza sativa NM_0010G0G92 Anthuríum andraeanum DQ972935 iris hoilandica AB183826 Brassica lapa EU402422 Brassica napus DQ28S239 Aiabidopsls thaliana NM J 14983 Ipomoea nil D83041 Petunia hybrlda AF022142 Glycine majf AY669324 Vitisvinifera EF192467 Fragaria anartassa AY691919 Matus domestica Af1 17270 100 L Pyrus communis AY965341

Рис. 5. Дендрограмма, отражающая сходство нуклеотидных последовательностей гена РЗИ разных видов растений. Подчеркнуты номера последовательностей, клонированных в настоящей работе. Для видов, имеющих более одной копии РЗИ, справа от видового названия указано название копии (КИ^кша й а1., 2008).

Проведено сравнение между нуклеотидными последовательностями генов Chi, F3h, Ans и 3Rt пшеницы и ржи. Установлено, что отношение частот встречаемости несинонимичных и синонимичных замен (Ka/Ks) увеличивается в ряду генов Chi, F3h, Ans и 3Rt (рис. 6). Такой порядок соответствует занимаемыми позициями ферментов CHI, F3H, ANS и 3RT в пути биосинтеза флавоноидов. Для гена, занимающего самую раннюю позицию в пути биосинтеза (из этих четырех генов) -Chi, - наблюдается наименьшая частота встречаемости несинонимичных замен и самый низкий коэффициент Ka/Ks. Для гена, занимающего самую позднюю позицию в пути биосинтеза - 3Rt, - наблюдается наибольшая частота встречаемости несинонимичных замен и самое высокое соотношение (Ka/Ks) (рис. 6). Частота встречаемости несинонимичных замен (Ка) в последовательности гена Chi почти в 9 раз ниже таковой для гена 3Rt.

Рис. 6. Соотношение частот встречаемости несинонимичных (Ка) и синонимичных (Кв) нуклеотидных замен, выявленное при сравнении нуклеотидных последовательностей структурных генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ржи.

Полученные результаты могут иметь следующее объяснение. Ферменты, участвующие на начальных этапах биосинтеза, задействованы в биосинтезе большего числа классов флавоноидных соединений. Поэтому те мутации в кодирующих их генах, которые приводят к снижению каталитической активности ферментов, уменьшают эффективность биосинтеза большего числа классов флавоноидных соединений. Такое плейотропное воздействие и увеличивает степень давления отбора, снижая вероятность закрепления мутации в генах, участвующих в более ранних этапах биосинтеза.

Функциональная роль генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски. Как было показано выше, ген Мус-А1, кодирующий Мус-подобный фактор активации транскрипции структурных генов биосинтеза антоцианов, ко-локализуется в хромосоме 2А с генами, определяющими антоциановую окраску перикарпа зерна

■ |Ц

Chi F3h Ans 3Rt

{РрЗ) и колоса (рис. За). Мы изучили транскрипцию гена Мус-А1 в

неокрашенном перикарпе сорта Саратовская 29 и в окрашенном антоцианами перикарпе почти изогенной линии ¡:829Рр1Рр2, несущей доминантные аллели в локусах Рр1 и РрЗ на генетическом фоне сорта Саратовская 29. Выявлена активация транскрипции Мус-А1 в перикарпе линии ¡:829Рр1Рр2 по сравнению с сортом Саратовская 29 (рис. 7а).

Саратовская ?9 i:S?SPp1Pp2

Рис. 7. ОТ-ПЦР-фрагменты, полученные (а) с праймерами к гену Мус-AI при использовании РНК, выделенной из перикарпа зерна почти изогенных линий Саратовская 29 и i:S29PplPp2, (б) с праймерами к генам Chi и F3h при использовании РНК, выделенной из колосковых чешуй почти изогенных линий Саратовская 29 / i:S29BgHg и Chinese Spring / CS-Ae. tauschii lD-4. Übe и Gapdh- референсные гены.

- — Ч ? 9

{55?

■ я о ■

сл Я О О

(ииЛмопэас1оЛиф V» о)

<ЯУ нн<|нчмвоо<Ки1ЧМчив1иэошо

о,

и

Б

ГУ

о «

X

Я о и §

к- а

р * X

чо =

О £

-Г "Г 3

04 <ч |

^ О И

о £

ц - 3

-Г 3 ^

Т ? х

¿я 3

г? а я

о Я

оо

X К а с 5

Ы

а 54. 5

Л > Н (О

■в о « о 2

я в в „

5 о в ю

а |к а

>> оо «

И

О <и « «

- т и

си г-

Таким образом, показано, что ген Мус-Л 1 не только ко-локализуется в хромосоме

2А с геном РрЗ, определяющим окраску перикарпа, но и проявляет

транскрипционную активность в окрашенном перикарпе по сравнению с

неокрашенным. В сочетании с известными данными об ортологичной локализации

Мус-подобных генов, регулирующих биосинтез антоцианов в перикарпе зерна риса и

22

кукурузы (Hu et al., 1996; Wang and Shu, 2007; Ludwig et al., 1989), гомологичных Мус-AI, полученные результаты указывают на то, что Мус-Al является геном -функциональным кандидатом для гена РрЗ пшеницы.

В отличие от гена РрЗ для остальных генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, изучаемых в настоящей работе, нуклеотидные последовательности генов-кандидатов еще не выделены. Поэтому их функциональная роль в биосинтезе флавоноидных пигментов исследовалась посредством сравнительного изучения влияния доминантных и рецессивных аллелей в данных локусах (а именно, в локусах Rg и Rc) на транскрипционную активность структурных генов биосинтеза флавоноидов (рис. 76, 8).

Сравнительный анализ транскрипции генов Chi и F3h в колосковых чешуях двух пар почти изогенных линий (Саратовская 29 / i:S29BgHg и Chinese Spring / CS-Ae. tauschii 1D-4), отличающихся наличием рецессивных/доминантных аллелей в локусах Rg-Al и Rg-Dl, соответственно, показал активацию транскрипции Chi в окрашенных чешуях по сравнению с неокрашенными. F3h был неактивен во всех образцах (рис. 76). Фермент CHI участвует в биосинтезе нескольких классов флавоноидных пигментов, из которых только для биосинтеза 3-дезоксиантоцианидинов и флобафенов (окрашенные производные флаван-4-олов) не требуется участие флаванон-3-гидроксилазы (табл. 5). Таким образом, результаты анализа изогенных линий (рис. 76) указывают на участие генов Rg в активации транскрипции генов биосинтеза флавоноидных пигментов флобафенов и/или 3-дезоксиантоцианидинов в колосковых чешуях.

Таблица 5. Халконфлавононизомераза и флаванон-3-гидроксилаза в биосинтезе флавоноидных пигментов (по Winkel-Shirley 2001,2002 )._

фермент Флавоноидные пигменты (основные классы)

Антоцианндины и антоцианы Халконы и ауроны Флавонолы и гликозиды флавонолов Флобафены и З-дезокси-антоцианвдины проанто-цианидины

халконфлаванон-изомераза + - + + +

флаванон-3-гидроксилаза + - + - +

«+ » данный фермент требуется для биосинтеза данного класса соединений, «-» не требуется.

Сравнительный анализ транскрипции F3h в неокрашенном колеоптиле сорта пшеницы Chinese Spring (CS) и окрашенном колеоптиле замещенных линий CS(Hope 7А) и CS(Hope 7В) показал, что гомеологичные гены F3h-1 активны только в окрашенном колеоптиле (рис. 8). Дальнейший анализ рекомбинантных и интрогрессивных линий мягкой пшеницы (табл. 2) показал, что активация транскрипции F3h-1 связана с присутствием доминантного аллеля в каком-либо из трех гомеологичных локусов Rc-1 (Khlestkina et al., 2008, 2009).

Сравнительное картирование генов, участвующих в формировании окраски (около 30 локусов, изученных в настоящей работе, и около 30 локусов, картированны: ранее; Li et al., 1999; Himi and Noda, 2004; Mcintosh et al., 2008), не выявило ни одного случая ко-локализации генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, и структурных генов биосинтеза флавоноидов. Исследование функциональной взаимосвязи между этими двумя группами генов показало, что гены, определяющие фенотип пшеницы по признакам окраски, участвуют в активации транскрипции структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов (Khlestkina е al., 2008, 2009, 2010; Khlestkina, 2011).

Особенности экспрессии гомеологичных генов злаков различного происхождения в геноме аллополиплоидпой пшеницы. Количественный анализ уровня транскрипции гомеологичных генов F3h-Al, -В1 и -D1 у образцов пшеницы CS(Hope 7А), CS(Hope 7В) и Мироновская 808, окраска колеоптиле которых контролируется разными гомеологичными генами Rc, показал, что в результате присутствия доминантного аллеля в любом из трех гомеологичных регуляторных локусов Rc происходит коактивация экспрессии гомеологичных копий F3h в колеоптиле (рис. 8). При этом уровни транскрипции F3h-Al, -В1 и -D1 сходны в одном и том же генотипе (табл. 6). В то же время генотипы отличаются между собой по уровню транскрипции F3h, что может быть обусловлено различной активностью транскрипционных факторов, кодируемых разными генами Rc (табл. 7).

Таблица 6. Оценка достоверности различий между уровнями транскрипции разных копий гена F3h в колеоптиле линий CS(Hope 7А), CS(IIope 7В) и сорта Мироновская 808 с помощью критерия Стьюдента, t (р = 0.05 для всех приведенных величин)._

FSh-AI vi F3h-Bl F3h-A 1 vs F3h-Dl Fih-Dl ví F3/1-B1

CS(Hope 7А) 0.28 0.40 0.40

CSflíope 7В) 0.04 0.48 1.90

Мироновская 808 1.38 0.26 0.52

Таблица 7. Оценка достоверности различий между уровнями транскрипции РЗИ в колеоптиле разных генотипов пшеницы с помощью критерия Стьюдента, /._'

С5(11оре 7А) га С8(Норе 7А) ух С8(Норе 7В) и

С8(Норе 7В) Мироновская 808 Мироновская 808

1 6.17 4.29 2.76

р> 0.999 0.999 0.95

Сравнение генотипов, несущих доминантные аллели Яс-А1 (С8(Норе 7А) и Саратовская 29; КМезШпа е1 а!., 2010), показало, что в локусе Кс-А1 имеет место множественный аллелизм. В целом независимый анализ четырех различных генотипов мягкой пшеницы (С8(Норе 7А), С8(Норе 7В), Мироновская 808 и Саратовская 29) показал, что регуляторные гены кс одинаково активируют гомеологичные копии структурных генов РЗИ, независимо от того, располагаются регуляторный и структурный локус в одном и том же или разных диплоидных геномах (КИ^кта е1 а1., 2008, 2010). Более того, можно полагать, что гомеологичные копии РЗН-А1, -В1 и -1)1 имеют сходство не только по транскрипционной активности (табл. 6), но и по функциональной активности кодируемых ферментов, так как сравнительный анализ предсказанных аминокислотных последовательностей данных генов показал их высокий уровень гомологии и консервативность мотивов, участвующих в стабилизации пространственной структуры, внутриклеточной локализации фермента, белок-белковых взаимодействиях и формировании активных центров (данные не приведены; функционально значимые мотивы идентифицировались согласно ВгксЬ а1., 1993).

В пшенично-ржаной линии с замещением хромосомы 2й на 2К (линия Ь2К(2П); габл. 2) вместо гена РЗИ-И! пшеницы присутствует ген РЗИ-Ш ржи, а окраску далеоптиле контролирует ген Яс пшеницы. Было показано, что в колеоптиле данной шнии транскрипция гена РЗИ-Ш активируется наряду с транскрипцией генов РЗк-А 1 1 Р31г-В1 (КЫеБГкта е1 а1., 2009). Таким образом, ген РЗИ-Ш ржи способен функционально компенсировать отсутствие одного из трех гомеологов пшеницы, РЗЬ-01, в пшенично-ржаной замещенной линии 2Щ20).

На основании анализа транскрипции гомеологичных копий РЗИ пшеницы в ;ополненных пшенично-эгилопсных, пшенично-ржаной и замещенной пшенично-[чменной линиях (табл. 2) было установлено, что регуляторные гены Яс эгилопсов, ши и ячменя способны активировать структурные гены РЗк пшеницы. Таким >бразом, доминантные аллели генов Яс эгилопсов, ржи и ячменя способны

компенсировать отсутствие доминантных аллелей Яс в замещенных и дополненных линиях, созданных на основе сортов с неокрашенным колеоптиле. Данный эффект наблюдался как на фенотипическом уровне (РпеЬе е! а!., 1993, 1995, 2000; КЬ^кта е! а1., 2009), так и на функциональном уровне (рис. 9). При этом действие чужеродного гена на генетическом фоне пшеницы проявляется тем слабее, чем более далек филогенетически донор данного гена по отношению к пшенице (рис. 9; КЫезгкта, 2010).

■ day 3 □ day4 О day 5 □ day б * день после прорастания зерна

I 1-»

if"

it14

о. « п

п U

Я Ф

* 1

II м

5 ч 9.«

J3 й>

5 а 8.4

| 0.2 О

? •

Р = 0.05

>Р> 0.95

*Р>0.99

ш

1 KSBM

Регулягорныи ген в данном генотипе

Т. a&suvutYi(H.marwum THm(7DJ)

RC'H"J1

701 Т.зе&1уит/Да.хр£ко>де5?$ Т.зе&гл1т/$.ойгеа1е 4Д

йс-01 Яс-в* ЙС-Й1

Рис. 9. Уровень транскрипции гена РЗИ-1 пшеницы под действием регуляторных генов Яс эгилопсов, ржи и ячменя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Большой размер и сложная организация генома мягкой пшеницы затрудняют как полногеномное секвенирование, так и выделение нуклеотидных последовательностей генов, контролирующих признаки пшеницы. Однако для выделения генов пшеницы можно использовать методы сравнительной геномики и сравнительной генетики, опираясь на известные данные о геномной локализации и структурно-функциональной организации генов диплоидных видов растений. Такой подход, примененный в настоящей работе, позволил отнести гены, определяющие антоциановую окраску колоса (Pg) и перикарпа зерна (РрЗ), к семейству генов, кодирующих Мус-подобные факторы регуляции транскрипции генов биосинтеза антоцианов, и идентифицировать нуклеотидную последовательность гена -функционального кандидата (Мус-А1) для гена РрЗ. Аналогичным образом гены,

26

определяющие антоциановую окраску стебля (Pc), пыльников (Parí), листа (Plb и Pis), колеоптиле (Re) и перикарпа зерна (Ppl) пшеницы, можно отнести к семейству Myb-подобных регуляторных генов биосинтеза антоцианов (гомологов C1IPI кукурузы). Также выявлено, что гены Rg, определяющие окраску колоса, участвуют в активации транскрипции генов биосинтеза флавоноидных пигментов.

Таким образом, у мягкой пшеницы фенотип по признакам окраски определяют именно регуляторные гены. В этом заключается отличие от диплоидных видов растений, у которых к изменению фенотипа по данным признакам могут приводить мутации не только в регуляторных, но и структурных генах биосинтеза флавоноидных пигментов. По-вндимому, у аллополиплоидных форм пшеницы при возникновении функциональной мутации в одной из копий структурного гена биосинтеза флавоноидов окрашенный фенотип сохраняется, благодаря компенсирующей роли гомеологичных копий мутантного гена.

Генетическое картирование признаков окраски указывает на то, что гены, контролирующие красную, черную и серо-дымчатую окраску колоса, антоциановую окраску колеоптиле, стебля, листовых пластинок, листовых влагалищ и пыльников, присутствуют в полиплоидном геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. Однако изучение наследования данных признаков у отдельных сортов свидетельствует о том, что ко-экспрессия гомеологов, контролирующих окраску, наблюдается крайне редко. Более того, и на фенотипическом, и на функциональном уровне выявлено, что доминантные аллели в гомеологичных регуляторных локусах отличаются между собой паттернами экспрессии, а для отдельных локусов характерен множественный аллелизм. В этом регуляторные гены отличаются от структурных генов биосинтеза флавоноидов, для которых характерна ко-экспрессия и схожая функциональная активность гомеологичных копий. Таким образом, наблюдаемое разнообразие форм аллополиплоидной пшеницы по признакам окраски достигается за счет различных комбинаций аллелей в разных гомеологичных регуляторных локусах.

В целом стратегия, разработанная в настоящем исследовании для изучения генетических механизмов формирования признаков окраски, учитывающая зсобенности сложной организации аллополиплоидного генома пшеницы, может быть рекомендована для изучения генетических механизмов формирования различных

признаков как у самой пшеницы, так и у других видов растений, имеющи

аллополиплоидный геном.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что разные аллели генов, определяющих фенотип пшеницы п признакам окраски, предопределяют различия в транскрипционной активност структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов в соответствующи органах.

2. Показано, что и регуляторные, и структурные гены биосинтеза флавоноидны пигментов представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. Пр этом гомеологичные копии структурных генов характеризуются более схожим между собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиям регуляторных генов.

3. Регуляторные гены одинаково активируют гомеологичные копии структурны генов, независимо от того, располагаются регуляторный и структурный локус одном и том же или разных диплоидных геномах аллополиплоидной пшеницы.

4. Установлено, что красная, черная и серо-дымчатая окраска колоса пшенищ контролируется гомеологичными локусами Rg в первой гомеологической групп хромосом, регулирующими биосинтез флобафенов и 3-дезоксиантоцианидинов Доказано, что локусам Rg присущ множественный аллелизм, за счет чеп достигается разнообразие форм пшеницы по признакам окраски колоса. Выявлен« уменьшение частот встречаемости аллелей, контролирующих красную о крас к; колоса у современных отечественных сортов яровой мягкой пшеницы пс сравнению со стародавними сортами.

5. Сравнительное картирование признаков окраски показало, что в отличие от генад Rg, гомеологичный ряд которых выявлен только у пшениц и их сородичей, ряды генов, контролирующих антоциановую окраску различных органов пшеницы, более широко представлены в семействе злаков. При этом установлено, что

а) гены, контролирующие антоциановую окраску колеоптиле стебля (Рс-1),

листовых пластинок (Р1Ъ-1), листовых влагалищ (№-/), пыльников (Рап-1) и перикарпа зерна (Рр1) пшеницы, существуют в виде кластеров, расположенных в гомеологичных районах хромосом седьмой гомеологической группы, и

28

предположительно относятся к семейству Myb-подобных генов, кодирующих активаторы транскрипции структурных генов биосинтеза антоцианов;

б) в хромосомах второй гомеологической группы пшеницы выявлены гены, кодирующие Мус-подобные активаторы транскрипции генов биосинтеза антоцианов, из которых ген Мус-AI ко-локализуется в хромосоме 2 А с генами, контролирующими антоциановую окраску перикарпа зерна (РрЗ) и колоса (Pg), а его функциональная активность в перикарпе напрямую связана с образованием пигмента в данной ткани.

6. Сравнительный анализ структурных генов биосинтеза флавоноидов (Chi, F3h, Ans и

3Rt), выделенных из геномов пшениц и их сородичей, показал, что в генах, кодирующих ферменты, задействованные на более поздних этапах биосинтеза флавоноидов, накопление несинонимичных нуклеотидчых замен происходит быстрее, чем в генах, кодирующих ферменты, участвующие в более ранних этапах биосинтеза, а в паралогичных копиях одного и того же гена накопление несинонимичных нуклеотидных замен происходит быстрее, чем в гомеологичных копиях.

7. Впервые на транскрипционном уровне показано, что при биосинтезе флавоноидных

пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы. При этом действие чужеродного гена на генетическом фоне пшеницы проявляется тем слабее, чем более далек филогенетически донор данного гена по отношению к пшенице.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах

1. Khlestkina Е.К., Salina Е.А. Genome-specific markers of tetraploid wheats and their putative diploid progenitor species II Plant Breed. - 2001. - V. 120. - P. 227-232.

2. Khlestkina E.K., Pestsova E.G, Salina E.A., Röder M.S., Arbuzova V.S., Koval S.F., Börner A. Molecular mapping and tagging of wheat genes using RAPD, STS and SSR markers // Cell. Mol. Biol. Lett. - 2002. - V. 7. P. 795-802.

3. Щербань А.Б., Хлесткина E.K., Салина Е.А. Анализ ДНК маркера, специфичного для G-генома пшеницы // Генетика. - 2004. - Т. 40. С. - 372-379.

4. Хлесткина Е.К., Салина Е.А., Шумный В.К. Генотипирование отечественных сортов мягкой пшеницы с использованием микросателлитных (SSR) маркеров // С.-х. биол. -2004. № 5. - С. 44-52.

5. Khlestkina Е.К., Huang X., Quenun S.Y.B., Chebotar S., Röder M.S., Börner A. Genetic diversity in cultivated plants - loss or stability // Theor. Appl. Genet. - 2004. - V. 108. - P. 1466-1472.

6. Khlestkina E.K., Röder M.S., Efremova T.T., Börner A., Shumny V.K. The genetic diversity of old and modern Siberian varieties of common spring wheat determined by microsatellite markers // Plant Breed. - 2004. - V. 123. - P. 122-127.

7. Khlestkina E.K., Myint Than M.H., Pestsova E.G, Röder M.S., Malyshev S.V., Komm V., Börner A. Mapping of 99 new microsatellite-derived loci in rye (Secale cereale L.) including 39 expressed sequencing tags // Theor. Appl. Genet. - 2004. - V. 109. - P. 725-732.

8. Khlestkina E.K., Pshenichnikova T.A., Röder M.S., Arbuzova V.S., Salina E.A. Börner A. Comparative mapping of genes for glume colouration and pubescence in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. - 2006. - V. 113. - P. 801-807.

9. Khlestkina E.K., Röder M.S., Grausgruber H., Börner A. A DNA fingerprinting-based taxonomic allocation of Kamut wheat // Plant Genet. Res. - 2006. - V. 4. - P. 172-180.

10. Хлесткина E.K., Салина Е.А. SNP-маркеры: методы анализа, способы разработки и сравнительная характеристика на примере мягкой пшеницы // Генетика. - 2006. - Т. 42. -С. 725-736.

11. Хурматов Х.Х. Сергеев Д.А., Хлесткина Е.К., Салина Е.А., Насырова Ф.Ю., Алиев К.А. RAPD- и SNP-анализ генома пшеницы и диких сородичей зерновых злаков Таджикистана И Изв. АН Респ. Таджикистан. - 2006. - Т. 154. - С. 18-24.

12. Khlestkina Е.К., Varshney R.K., Röder M.S., Graner A., Börner A. A comparative assessment of genetic diversity in cultivated barley collected in different decades of the last century in Austria, Albania and India by using genomic and genie simple sequence repeat (SSR) markers // Plant Genet. Res. - 2006. - V. 4. - P. 125-133.

13. Щербань А.Б., Хлесткина E.K., Сергеева E.M., Салина Е.А. Геномные изменения на ранних этапах образования аллополиплоида Aegiîops longissima х Triticum urartu И Генетика. - 2007. - Т. 43. - С. 963-970.

14. Khlestkina Е.К., Röder M.S., Unger О., Meinel A., Börner A. More precise map position and origin of a durable non-specific adult plant disease resistance against stripe rust (Puccinia striiformis) in wheat // Euphytica. - 2007. - V. 153. - P. 1-10.

15. Varshney R.K., Beier U„ Khlestkina E.K., Kota R„ Korzun V., Graner A., Börner A. Single nucleotide polymorphisms in rye (Secale cereale L.): discovery, frequency, and applications for genome mapping and diversity studies // Theor. Appl. Genet. - 2007. - V. 114. - P. 11051116.

16. Iqbal N., Eticha F., Khlestkina E.K., Weidner A., Röder M.S., Börner A. The use of simple sequence repeat (SSR) markers to identify and map alien segments carrying genes for effective resistance to leaf rust in bread wheat // Plant Genet. Res. - 2007. - V. 5. - P. 100-103.

17. Khlestkina E.K., Röder M.S., Salina E.A. Relationship between homoeologous regulatory

and structural genes in allopolyploid genome - a case study in bread wheat // BMC Plant Biol.

- 2008. - V. 8. - P. 88.

8. Khlestkina E.K., Giura A., Röder M. S., Borner A. A new gene controlling the flowering response to photoperiod in wheat // Euphytica. - 2009. - V. 165. - P. 579-585.

9. Козлова C.A., Хлесткина E.K., Салина E.A. Особенности применения SNP-маркеров, разработанных для аллополиплоидной пшеницы // Генетика. - 2009. - V. 45. - Р. 92-96.

0. Khlestkina Е.К., Pshenichnikova Т.А., Röder M.S., Börner A. Clustering anthocyanin pigmentation genes in wheat group 7 chromosomes // Cereal Res. Commun. - 2009. - V. 37. -P. 391-398.

1. Khlestkina E.K., Tereshchenko O.Yu., Salina E.A. Anthocyanin biosynthesis genes location and expression in wheat-rye hybrids // Mol Genet. Genom. - 2009. - V. 282. - P. 475-485.

2. Khlestkina E.K., Salina E.A., Pshenichnikova T.A., Röder M.S., Börner A. Glume coloration in wheat: allelism test, consensus mapping and its association with specific microsatellite allele // Cereal Res. Commun. - 2009. - V. 37. - P. 37-43.

3. Simon M.R., Khlestkina E.K., Castillo N.S., Börner A. Mapping quantitative resistance to septoria tritici blotch in spelt wheat // European J. Plant Pathol. - 2010. - V. 128. - P. 317-324. Khlestkina E.K., Röder M.S., Börner A. Mapping genes controlling anthocyanin pigmentation on the glume and pericarp in tetraploid wheat (Triticum durum L.) // Euphytica.

- 2010. - V. 171.-P. 65-69.

5. Khlestkina E.K., Röder M.S., Pshenichnikova T.A., Börner A. Functional diversity at Rc (red coleoptile) locus in wheat (Triticum aestivum L.) // Mol. Breed. - 2010. - V. 25. - P. 125-132.

5. Khlestkina E.K., Kumar U., Röder M.S. £«?-kaurenoic acid oxidase genes in wheat // Mol. Breed. - 2010. - V. 25. - P. 251-258.

7. Khlestkina E.K., Salina E.A., Matthies I., Leonova I.N., Börner A., Röder M.S. Comparative molecular marker-based genetic mapping of flavanone 3-hydroxylase genes in wheat, rye and barley // Euphytica - 2011. - DOl: 10.1007/sl0681 -010-0337-2 (Online First).

1авы в монографиях

S. Khlestkina E.K., Röder M.S., Pshenichnikova T.A., Simonov A.V., Salina E.A., Börner A. Genes for anthocyanin pigmentation in wheat: review and microsatellite-based mapping // Verrity J.F., Abbington L.E. (Eds.). Chromosome mapping research developments. N.-Y.: NOVA Science Publishers, 2008. - P. 155-175.

>. Khlestkina E.K. Regulatory-target gene relationships in allopolyploid and hybrid genomes // Urbano K.V. (Ed.). Advances in Genetics Research. Vol. 3. N.-Y.: NOVA Science Publishers, 2010.-P. 311-328.

гатьн в сборниках научных трудов

I. Хлесткина Е.К. Геномная дактилоскопия отечественных сортов мягкой пшеницы с помощью ДНК-маркеров // Материалы III конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М.А.Лаврентьеву. Новосибирск, 1-3 декабря 2003. - Т. 2. - С. 78-82.

. Khlestkina Е.К., Röder M.S., Unger О., Meinel A., Börner A. Fine mapping and origin of a gene for non-specific adult plant disease resistance against stripe rust (Puccinia striiformis) in wheat // EWAC Nevvsl. -2003. - V. 12. P. Ill -113.

. Börner A., Khlestkina E.K., Huang X., Chebotar S., Röder M.S. (2004) Genetische Diversität in Kulturpflanzen -Verlust oder Stabilität? // Vortr. Pflanzenzucht. - 2004. - V. 63. -P. 199-204.

. Khlestkina E.K., Röder M.S., Efremova T.T., Börner A„ Shumny V.K. Siberian wheat germplasm - molecular investigation // Vortr. Pflanzenzucht. - 2004. - V. 63. - P. 51-58.

. Хлесткина E.K. Изучение внутри- и межвидового полиморфизма злаков на основе

микросателлитных маркеров // Материалы IV конференции молодых ученых СО РА1 посвященной М.А.Лаврентьеву. Новосибирск, 17-19 ноября, 2004. Т. 2. - С. 91-95.

35. Khlestkina Е.К., Huang X., Varshney R. К., Chebotar S., Röder M.S., Graner A„ Börner; Comparative studies of genetic diversity in wheat and barley germplasm collected at differe time periods // EWAC Newsl. - 2006. - V. 13. - P. 94-97.

36. Khlestkina E.K., Röder M.S., Unger O., Meinel A„ Börner A. Non specific adult pla disease resistance against stripe rust (Puccinia striiformis) fine mapping and origin of Yrns-t // EWAC Newsl. - 2006. - V. 13. - P. 129-133.

37. Pshenichnikova T.A., Börner A., Dobrovol'skaya О. В., Khlestkina E.K., Röder h' Ermakova M.F. (2006) The use of precise genetic stocks for precise gene mapping: resul obtained within EWAC H EWAC Newsl. - 2006. - V. 13. - P. 13-17.

38. Börner A., Korzun V., Khlestkina E.K., Dobrovol'skaya O.B., Pshenichnikova T.A., Casti A.M., Röder M.S. (2006) Genetic stocks in the 21st century - waste or important tool? EWAC Newsl. - 2006. - V. 13. - P. 17-22.

39. Хлесткина E.K. Клонирование и анализ ряда структурных генов биосинте; антоцианов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Материалы V конференци молодых ученых СО РАН, посвященной МЛ.Лаврентьеву. Новосибирск, 20-22 ноябр 2007.-С. 104-107.

40. Zaynali Nezhad К., Lohwasser U., Khlestkina E.K., Röder M.S. Börner A. Assessment ( post anthesis drought tolerance in bread wheat (Triticum aestivum L.) // Vortr. Pflanzenziich - 2007.-V. 72.-P. 219-222.

41. Börner A., Korzun V., Khlestkina E.K., Dobrovolskaya O.B., Pshenichnikova T.A., Simc M.R., Röder M.S. Genetic stocks in wheat research - Examples of successful co-operation EWAC Newsl. - 2008. - V. 14. - P. 21-26.

42. Weidner A., Schubert V., Eticha F., Iqbal N., Khlestkina E.K., Röder M.S., Börner A. (200i Expression and chromosomal location of leaf rust resistance from Aegilops markgraj introgressed into hexaploid wheat background // EWAC Newsl. - 2008. - V. 14. - P. 79-82.

43. Khlestkina E.K., Salina E.A., Tereschenko O.Yu., Leonova I.N., Börner A., Röder M.! Approach to comparative mapping of structural genes in polyploid wheat and rye // EWA' Newsl. - 2008. - V. 14. - P. 33-34.

44. Khlestkina E.K., Pshenichnikova T.A., Salina E.A., Röder M.S., Arbuzova V.S., Börner / Microsatellite mapping of genes for coloration of different wheat plant organs о homoeologous groups 1 and 7 chromosomes II EWAC Newsl. - 2008. - V. 14. - P. 85-90.

45. Khlestkina E.K., Röder M.S., Salina E.A. Flavanone 3-hydroxylase genes in Triticw aestivum L. // Proc. 11th Intern. Wheat Genet. Symp. Brisbane, 24-29 August, 2008. - P. 100.

46. Börner A., Neumann K., Lohwasser U., Röder M.S., Khlestkina E.K., Dobrovolskaya O.B Pshenichnikova T.A., Martinek P., Simon M.R., Kobiljski B. Germplasm collections as a important tool for breeding - examples on wheat // Proc. Int. Conf. Conventional an molecular breeding of field and vegetable crops. Novi Sad, November 24-27, 2008. - P. 77-8?

47. Ermakova M.F., Chistyakova A.K., Shchukina L.V., Morozova E.V., Khlestkina E.K Pshenichnikova T.A. The diversity of Siberian bread wheat cultivars on grain quality i dependence of breeding period // EWAC Newsl. - 2008. - V. 14. - P. 174-176.

48. Khlestkina E.K., Röder M.S., Börner A. Identification of glume coloration genes in syntheti hexaploid and common wheats. Wheat Inf. Serv. (eWIS). - 2009. - V. 108. - P. 1 -3.

49. Tereschenko O.Yu., Khlestkina E.K., Gordeeva E.I., Arbuzova V.S., Salina E.A. The geneti basis of anthocyanin biosynthesis in wheat, rye and wheat-rye hybrids under normal am stress conditions // Proc. Ill Intern. Conf. Modern problems of genetics, radiobiologj radioecology and evolution, dedicated to N.W. Timofeeff-Ressovsky. Alushta, October 9-14 2010. - P. 171 -174.

Подписано к печати 21.02.2011г. Формат бумаги 60 х 90 1/16, печ. л. 2, уч. изд. л. 1,4 Тираж 110 Заказ № 12

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

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Хлесткина, Елена Константиновна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Флавоноиды и их биологическая роль.

1.1.1. Классификация флавоноидных соединений растений, их распространение и путь биосинтеза.

1.1.2. Защитная роль флавоноидных соединений.

1.1.2.1. Участие флавоноидов в защите растений при различных видах стресса.

1.1.2.2. Роль флавоноидных соединений и признаков окраски в адаптации к неблагоприятным условиям окружающей среды у пшеницы.

1.2. Генетические основы биосинтеза флавоноидов.

1.2.1. Генетические основы формирования признаков окраски у пшеницы.'.

1.2.1.1. Гены, определяющие красную окраску зерна пшеницы.

1.2.1.2. Гены, определяющие окраску колоса и остей пшеницы.

1.2.1.3. Гены, определяющие антоциановую окраску различных органов пшеницы.

1.2.2. Структурные гены биосинтеза флавоноидов и регуляция их биосинтеза.

1.3. Молекулярные методы анализа структурно-функциональной организации генов и генома растений.

1.3;1. Выделение последовательностей генов растений.

1.3.2. Анализа полиморфизма ДНК растений.

1.3.3. Картирование генов, хромосом и геномов злаков.

1.3.3.1. Молекулярно-генетическое картирование.

1.3.3.2. Физическое картирование, делеционные карты пшеницы.

1.3.4. Анализ транскрипционной активности генов, изменение активности генов в результате аллополиплоидизации.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Растительный материал.

2.2. Нуклеотидные последовательности и праймеры.

2.3. Фенотипический анализ растительного материала.

2.4. Подготовка растительного материала для выделения РНК.

2.5. Выделение ДНК растений.

2.6. Выделение ДНК плазмид.

2.7. Выделение РНК растений и обратная транскрипция.

2.8. Полимеразная цепная реакция.

2.9. Количественная ОТ-ПЦР и анализ продуктов реакции.

2.10. Электрофоретический анализ ДНК.

2.10.1. Электрофорез в агарозном геле.

2.10.2. Анализ флуоресцентно-меченных продуктов ПЦР.

2.11. Клонирование ПЦР-фрагментов.

2.11.1. Получение электрокомпетентных клеток.

2.11.2. Очистка ПЦР-фрагментов и дотирование.

2.11.3. Трансформация клеток E.coli плазмидной ДНК.

2.12. Анализ первичной структуры ДНК.

2.13. Построение генетических карт и методы статистического анализа.

Глава. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1. Картирование признаков окраски и анализ распространения их в коллекциях пшеницы.

3.1.1. Картирование генов, определяющих черную, красную и серо-дымчатую окраску колоса.

3.1.2. Картирование генов, определяющих антоциановую окраску различных органов.

3.1.3. Распространение генов, определяющих признаки окраски, в коллекциях пшеницы.

3.2. Клонирование и анализ нуклеотидных последовательностей структурных генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ее сородичей.

3.3. Картирование структурных генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ржи.

3.4. Изучение транскрипции генов биосинтеза флавоноидных пигментов.

3.4.1. Транскрипция генов Chi и F3h в колосковых чешуях изогенных линий пшеницы.

3.4.2. Транскрипция генов 3Rt, Ans, Chi и F3h в колеоптиле.

3.4.3. Транскрипция гена Мус-А1 в перикарпе зерна пшеницы.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. Геномная локализация генов биосинтеза флавоноидных пигментов пшеницы и ее сородичей.

4.1.1. Геномная локализация и гомеология генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски.

4.1.2. Геномная локализация и гомеология структурных генов биосинтеза флавоноидов пшеницы.

4.1.3. Сравнительное картирование генов, участвующих в формировании признаков окраски; сцепление с другими признаками.

4.2. Структурно-функциональная организация генов биосинтеза флавоноидных пигментов пшеницы и ее сородичей.

4.2.1. Организация структурных генов биосинтеза флавоноидов Chi, F3h, Ans и 3Rt.

4.2.2. Функциональная роль генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски.

4.2.3. Скорость накопления несинонимичных замен в последовательностях генов биосинтеза флавоноидов.

4.3. Особенности транскрипции генов в аллополиплоидном геноме и на чужеродном генетическом фоне.■.

4.3.1. Сравнительный анализ транскрипции гомеологичных генов в аллополиплоидных геномах.

4.3.2. Взаимоотношения между гомеологичными регуляторными и структурными генами в аллополиплоидном геноме.

4.3.3. Экспрессия генов на чужеродном генетическом фоне.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Геномная локализация и структурно-функциональные особенности генов биосинтеза флавоноидов пшеницы и ее сородичей"

Актуальность проблемы. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) является важнейшей сельскохозяйственной культурой и одним из наиболее значимых объектов исследований в области генетики, цитогенетики, молекулярной генетики и филогенетики растений. Данный вид имеет аллогексаплоидный геном {2п = 6х = 42, BBAADD), в образовании которого участвовали диплоидные виды Т. urartu (АА), Aegilops speltoides (SS) и Ае. tauschii (DD). Копии одного и того же гена в геномах А, В и D называют гомеологичными генами. Выявление гомеологичных генов и исследование, направленное на понимание того, как согласуется работа гомеологичных генов при формировании признаков мягкой пшеницы, каковы структурно-функциональные отличия между гомеологичными копиями, представляет интерес как с эволюционной, так и с генетико-селекционной точки зрения.

Система генов, участвующих в формировании признаков окраски, может представлять собой удобную модель для сравнительного изучения гомеологичных генов мягкой пшеницы. Во-первых, признаки окраски являются качественными признаками. Различные аллели в локусах, определяющих окраску, дают легко различимые фенотипы (именно с этим связано широкое использование признаков окраски для таксономического определения и идентификации сортов пшеницы; Якубцинер и Савицкий, 1947). Во-вторых, путь биосинтеза флавоноидных пигментов, обеспечивающих окраску органов, является универсальным для растений, а генетические основы биосинтеза флавоноидов хорошо изучены у диплоидных злаков (кукуруза и ячмень) (Mol et al., 1988; Jende-Strid, 1993; Chopra et al., 2008). Таким образом, существует основа для выделения генов биосинтеза флавоноидов пшеницы при использовании подходов сравнительной геномики и сравнительной генетики (Laurie and Devos, 2002).

Система генов, участвующих в биосинтезе флавоноидных пигментов у пшеницы, представляет интерес не только как удобная генетическая модель, но и в связи с адаптивным значением некоторых признаков окраски. Например, наличие красной окраски колоса связывают с жизнеспособностью пшеницы в районах с холодным климатом (Darwin, 1883; Синская, 1925; Мартынов и Добротворская, 1997). Красная окраска'зерна предупреждает преждевременное прорастание семян (Miyamoto et al.5 1961; Freed et al., 1976). Интенсивная антоциановая окраска колеоптиле, стебля и пыльников связана с устойчивостью к твердой и пыльной головне (Богданова с соавт., 2002). Кроме того, антоцианы участвуют в противодействии различным видам абиотического стресса (Chalker-Scott, 1999; Ryan et al., 2002; Gould, 2004).

До настоящей работы были выявлены гены, определяющие фенотип по некоторым признакам окраски мягкой пшеницы (Mcintosh et al., 2008), о структурной организации и функциональной роли которых ничего не было известно. Также из генома пшеницы были выделены структурные гены, кодирующие некоторые ферменты биосинтеза флавоноидных пигментов (Li et al., 1999; Himi and Noda, 2004; Himi et al., 2006). Однако в целом взаимосвязь между этими двумя группами генов оставалась невыясненной. Неизвестно было, могут ли гены, определяющие фенотип, непосредственно кодировать ферменты биосинтеза флавоноидных пигментов (как это бывает у диплоидных видов; Dooner et al., 1991) или они являются у пшеницы регуляторными по отношению к структурным генам?

Кроме того, большинство генов, участвующих в формировании окраски у пшеницы, до сих пор не были картированы, а применение у аллополиплоидной пшеницы стандартных методик, разработанных для картирования структурных генов в диплоидных геномах, было затруднено. Для многих структурных генов биосинтеза флавоноидов пшеницы не были выделены нуклеотидные последовательности гомологичных копий. Также, большинство известных генов, определяющих окраску, были до настоящей работы выявлены только в одном или двух из трех диплоидных геномов, входящих в состав генома аллополиплоидной пшеницы (Mcintosh et al., 2008). Связано ли это с редкой встречаемостью генотипов, несущих функциональные аллели в отдельных г гомеологичных локусах, или с утратой данных копий ввиду структурных изменений генома после аллополиплоидизации, оставалось неизвестным.

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования заключалась в установлении геномной локализации и исследовании структурно-функциональных особенностей генов биосинтеза флавоноидных пигментов мягкой пшеницы и ее сородичей. В работе были поставлены следующие задачи: ® провести генетическое картирование генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски (окраска колеоптиле, пыльников, стебля, листа, колосковых чешуй и перикарпа зерна); в изучить распространение данных генов в коллекциях сортов с оценкой динамики частот аллелей у современных сортов по сравнению со стародавними; выяснить функциональную роль генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, в биосинтезе флавоноидных пигментов; ® выделить последовательности структурных генов, кодирующих отдельные ферменты, участвующие в биосинтезе флавоноидных пигментов, и дать сравнительную характеристику гомеологичных структурных генов мягкой пшеницы и ее сородичей; • картировать выделенные структурные гены биосинтеза флавоноидов пшеницы и ржи; в охарактеризовать особенности экспрессии гомеологичных генов злаков различного происхождения в геноме аллополиплоидной пшеницы.

Научная новизна работы. В настоящей работе получен ряд новых приоритетных результатов. Данная работа является первым комплексным исследованием молекулярно-генетических механизмов формирования признаков окраски у пшеницы с применением методов классической генетики, молекулярной генетики и геномики. Впервые изучена функциональная роль генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, и показано их участие в регуляции транскрипции структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов. Более двадцати генов пшеницы и ее сородичей картированы впервые, а полученные результаты вошли в международный каталог генных символов пшеницы и международный каталог генов и маркеров ржи.

Впервые проведено сравнительное картирование генов, участвующих в формировании признаков окраски, локализованных в гомеологичных геномах злаков. Установлено, что и регуляторные, и структурные гены биосинтеза флавоноидных пигментов представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. Показано, что гомеологичные копии структурных локусов характеризуются более схожими между собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиями регуляторных генов.

Впервые исследованы взаимоотношения регуляторных и структурных генов, локализованных в разных диплоидных геномах, входящих в состав аллогексаплоидного генома пшеницы. Установлено, что регуляторные гены одинаково активируют гомеологичные копии структурных генов, независимо от того, располагаются регуляторный и структурный ген в одном и том же или разных диплоидных геномах.

Впервые на транскрипционном уровне показано, что при биосинтезе флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы.

Практическая ценность работы. Разработаны специфичные маркеры для структурных генов биосинтеза флавоноидов, которые могут использоваться далее для изучения стресс-индуцируемых изменений в транскриптоме пшеницы. Получен ряд новых геном- и хромосом-специфичных маркеров, которые могут эффективно использоваться для идентификации отдельных геномов и хромосом у межродовых гибридов злаков. Предложен эффективный метод генетического картирования структурных генов в аллополиплоидных геномах растений, у которых применение стандартных методик, разработанных для картирования диплоидных геномов, затруднено ввиду наличия гомеологичных копий генов. Данный метод основан на применении геном-специфичных праймеров, выявляющих межсортовой полиморфизм.

Создана база данных по микросателлитным локусам и составлены геномные паспорта для коллекции отечественных яровых сортов мягкой пшеницы, которые могут использоваться в дальнейшем для повышения эффективности регистрации новых сортов, защиты авторских прав и проверю! чистоты сортового материала.

Полученные результаты используются при чтении курсов лекций в НГУ (Новосибирск) и Университете М. Лютера (Галле, Германия), а также на школах для молодых ученых (Новосибирск, Звенигород, Гатерслебен).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Гены, определяющие фенотип пшеницы по признакам окраски, являются регуляторными; разные аллели этих генов предопределяют различия в транскрипционной активности структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов.

2. Регуляторные и структурные гены биосинтеза флавоноидных пигментов представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий.

3. Гомеологичные копии структурных генов характеризуются более схожими между собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиями регуляторных генов.

4. При биосинтезе флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены более чем на 30 различных российских и международных конференциях, в том числе, на 12-й, 13-й и 14-й международных конференциях Европейского сообщества по анеуплоидам пшеницы (Е\МАС) (2002, Норвич; 2005, Прага; 2007, Стамбул), 6-й и 8-й Гатерслебенской международной научной конференции (2002 и 2005,

Гатерслебен), 11-м международном симпозиуме по молекулярным маркерам (2003, Гатерслебен), 2-й всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы генетики» (2003, Москва), 3-м и 5-м съездах ВОГиС (2004 и 2009, Москва), . 7-м съезде Общества растениеводства (СР2; 2004, Галле; приглашенный доклад), 2-м рабочем совещании консорциума по тандемным повторам «Биоинформатика, Геномика и Функциональность микросателлитов и У>ШЪ> (2006, Будапешт), 1-х и 2-х чтениях памяти В.И. Корогодина и В.А. Шевченко «Актуальные вопросы генетики, радиобиологии и радиоэкологии» (2007 и 2009, Москва, Дубна), международной конференции «Молекулярное картирование и селекция растений с помощью маркеров» (2008, Вена), 20-м Генетическом конгрессе (2008, Берлин), 11-м международном симпозиуме по генетике пшеницы (2008, Брисбен), научной конференции «Эколого-генетические проблемы селекции растений» (2008, Краснодар), международной конференции «Хромосома 2009» (2009, Новосибирск), 8-й международной конференции по пшенице (2010, Санкт-Петербург), международной конференции «Генетика, геномика и биотехнология растений» (2010, Новосибирск), 7-й международной конференции по биоинформатике регуляции и структуры генома» (2010, Новосибирск), 3-й международной конференции «Современные проблемы генетики, радиобиологии, радиоэкологии и эволюции», посвященной Н.В. Тимофееву-Ресовскому (2010, Алушта).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 27 статей в ведущих отечественных и зарубежных рецензируемых журналах, 2 главы в зарубежных научных монографиях и 20 статей в сборниках научных трудов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов, обсуждения, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Материал диссертации изложен на 325 страницах печатного текста, включая 43 таблицы и 80 рисунков. Список цитированной литературы содержит 561 работу.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Хлесткина, Елена Константиновна

выводы

1. Установлено, что разные аллели генов, определяющих фенотип пшеницы по признакам окраски, предопределяют различия в транскрипционной активности структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов в соответствующих органах.

2. Показано, что и регуляторные, и структурные гены биосинтеза флавоноидных пигментов представлены в геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. При этом гомеологичные копии структурных генов характеризуются более схожими между собой паттернами экспрессии по сравнению с гомеологичными копиями регуляторных генов.

3. Регуляторные гены одинаково активируют гомеологичные копии структурных генов, независимо от того, располагаются регуляторный и структурный локус в одном и том же или разных диплоидных геномах аллополиплоидной пшеницы.

4. Установлено, что красная, черная и серо-дымчатая окраска колоса пшеницы контролируется гомеологичными локусами Rg в первой гомеологической группе хромосом, регулирующими- биосинтез флобафенов и 3-дезоксиантоцианидинов: Доказано, что локусам Rg присущ множественный аллелизм, за счет чего достигается разнообразие форм пшеницы по признакам окраски колоса. Выявлено уменьшение частот встречаемости аллелей, контролирующих красную окраску колоса у современных отечественных сортов яровой мягкой пшеницы по сравнению со стародавними сортами.

5. Сравнительное картирование признаков окраски показало, что в отличие от генов Rg, гомеологичный ряд которых выявлен только у пшениц и их сородичей, ряды генов, контролирующих антоциановую окраску различных органов пшеницы, более широко представлены в семействе злаков. При этом установлено, что а) гены, контролирующие антоциановую окраску колеоптиле (Дс-1), стебля (Рс-1), листовых пластинок (.Р1Ь-1), листовых влагалищ (РЬ-1\ пыльников

Рап-1) и перикарпа зерна (Ppl) пшеницы, существуют в виде кластеров, расположенных в гомеологичных районах хромосом седьмой гомеологической группы, и предположительно относятся к семейству Myb-подобных генов, кодирующих активаторы транскрипции структурных генов биосинтеза антоцианов; б) в хромосомах второй гомеологической группы пшеницы выявлены гены, кодирующие Мус-подобные активаторы транскрипции генов биосинтеза антоцианов, из которых ген Myc-AJ ко-локализуется в хромосоме 2А с генами, контролирующими антоциановую окраску перикарпа зерна (РрЗ) и колоса (Pg), а его функциональная активность в перикарпе напрямую связана с образованием пигмента в данной ткани.

6. Сравнительный анализ структурных генов биосинтеза флавоноидов (Chi, F3h, Arn и 3Rt), выделенных из геномов пшениц и их сородичей, показал, что в генах, кодирующих ферменты, задействованные на более поздних этапах биосинтеза флавоноидов, накопление несинонимичных нуклеотидных замен происходит быстрее, чем в генах, кодирующих ферменты, участвующие в более ранних этапах биосинтеза, а в паралогичных копиях одного и того же гена накопление несинонимичных нуклеотидных замен происходит быстрее, чем в гомеологичных копиях.

7. Впервые на транскрипционном уровне показано, что при биосинтезе флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы. При этом действие чужеродного гена на генетическом фоне пшеницы проявляется тем слабее, чем более далек филогенетически донор данного гена по отношению к пшенице.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании совокупности полученных данных нами было показано, что в формировании признаков окраски у пшеницы участвует многокомпонентная система генов, включающая гены, контролирующие биосинтез флавоноидных пигментов (антоцианов, флобафенов и 3-дезоксиантоцианидинов) в различных органах, и гены, кодирующие ферменты.биосинтеза (структурные гены). В чило данных генов входят, по меньшей мере, 70 уже известных локусов из. них 24 локуса картированы в настоящей работе (КЫеэШпа et.aU 2002, 2006а, 2008а, 20086, 20096, 2009в, 2009г, 2009д, 20106,2010в, 2011).

Установлено, что у мягкой пшеницы структурные гены биосинтеза флавоноидных пигментов, и гены, определяющие фенотип по признакам окраски, являются различными локусами (рис. 79). Показано, что гены, определяющие фенотип пшеницы по признакам окраски, являются регуляторными генами; разные аллели этих генов предопределяют различия в транскрипционной активности структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов. Регуляторные гены эволюционируют быстрее структурных генов биосинтеза флавоноидов, а структурные гены, кодирующие ферменты, задействованные на более поздних этапах биосинтеза флавоноидов, эволюционируют быстрее генов, кодирующих ферменты, участвующие в более ранних этапах биосинтеза флавоноидных пигментов. Это объясняется тем, что регуляторные гены, контролирующие окраску, узко специализированы и отвечают за пигментацию того или иного органа, тогда как структурные гены задействованы в биосинтезе широкого спектра флавоноидных соединений, играющих значительную роль в различных аспектах жизни растения. Причем вредные мутации, снижающие каталитическую активность ферментов, задействованных на более ранних этапах биосинтеза, снижают эффективность биосинтеза большего числа классов флавоноидных соединений (рис. 3). Такое плейотропное воздействие и увеличивает степень давления отбора, снижая вероятность закрепления мутации в генах, участвующих в более ранних этапах биосинтеза.

Показано, что и регуляторные, и структурные гены биосинтеза флавоноидных пигментов представлены в аллополиплоидном геноме пшеницы в виде гомеологичных копий. По своей функциональной активности гомеологичные копии структурных локусов, как правило, более однородны, а гомеологичные копии регуляторных генов, наоборот, более дифференцированы. У диплоидных видов, в отличие от аллополиплоидной пшеницы, некоторые локусы, определяющие фенотип по окраске, могут кодировать ферменты биосинтеза флавоноидных пигментов (Dooner et al. 1991, Jende-Strid 1993, Koornneef 1990, Kubo et al. 1999, Shirley et al. 1992, 1995). У аллополиплоидной пшеницы мутации в структурных генах биосинтеза, по-видимому, компенсируются активностью гомеологичных копий, поэтому наличие/отсутствие окраски определяется только регуляторными генами.

Интересно, что одному и тому же локусу, оказывающему плейотропное действие на окраску различных органов у кукурузы (Р1; контролирует окраску листовой обертки початка, колеоптиле, листовых • влагалищ, пыльников, стебля, листовых пластинок) в геноме пшеницы соответствует кластер тесно сцепленных локусов RclPc/PlblPlslPanlPpl, контролирующих окраску аналогичных органов отдельно друг от друга. Вероятно, у пшеницы в коротком плече хромосомы 7 имела место многократная дупликация предкового гена, ортологичного гену Р1 кукурузы, и последующее приобретение тканевой специализации дуплицированными копиями. Картирование генов, проведенное в настоящей работе у пшеницы, может стать основой для дальнейшего выделения полноразмерных геномных последовательностей тканеспецифичных регуляторных генов, контролирующих окраску различных органов пшеницы, нацеленного на изучение эволюции данных генов и выяснение механизмов, лежащих в основе их специализации. v с 263

Выделение нуклеотидных последовательностей ряда структурных генов биосинтеза флавоноидов, их картирование и анализ транскрипционной активности в различных генетических моделях, осуществленные в настоящей работе, стали основой не только для выяснения функциональной роли генов, определяющих фенотип по признакам окраски, в регуляции биосинтеза флавоноидных пигментов, но и для исследования особенностей экспрессии гомеологичных генов в аллополиплоидном геноме и на чужеродном генетическом фоне. В результате было установлено, что регуляторные гены одинаково активируют гомеологичные копии структурных генов, независимо от того, располагаются регуляторный и структурный локус в одном и том же или разных диплоидных геномах А, В или О, а при биосинтезе флавоноидных пигментов в органах пшеницы гомеологичные копии структурных и регуляторных генов других видов злаков (эгилопсов, ржи и ячменя) могут компенсировать функции недостающих генов пшеницы.

Разработанные специфичные маркеры для структурных генов биосинтеза флавоноидов могут использоваться далее для изучения стресс-индуцируемых изменений в транскриптоме пшеницы, а полученные результаты в целом будут являться основой для исследований, нацеленных на понимание роли, отведенной генам биосинтеза флавоноидов, в ряду известных генов специфической и неспецифической устойчивости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды.

В целом полученные результаты внесли существенный вклад в понимание молекулярно-генетических механизмов формирования признаков окраски у пшеницы. Стратегия, разработанная в настоящем исследовании для изучения генетических механизмов формирования признаков окраски, учитывающая особенности сложной организации аллополиплоидного генома пшеницы, может быть рекомендована для изучения генетических механизмов формирования различных признаков как у самой пшеницы, так и у других видов растений, имеющих аллополиплоидный геном.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Хлесткина, Елена Константиновна, Новосибирск

1. Адонина И.Г. Характеристика сателлитных повторов видов Aegilops L. секции Sitopsis и их использование в качестве молекулярных маркеров. Дис. . кандид. биол. наук. Новосибирск. 2007. 161 с.

2. Алиев Э.Б., Мусаев А.Д. Идентификация гена Rgl, контролирующего окраску колоса у ярового сорта мягкой пшеницы Диамант 2 // Изв. СО АН СССР. 1981. №10. С. 87-92.

3. Богданова Е.Д., Сарбаев А.Т., Махмудова К.Х. Устойчивость пшеницы к твердой головне // Материалы научной генетической конференции. Москва, 26-27 февраля 2002. С. 43-44.5. • Бриттон Г. Биохимия природных пигментов: пер. <5 англ. М.: Мир, 1986.422 с.

4. Вавилов Н.И. Научные основы селекции пшеницы.M.-JL: Сельхозгиз, 1935. С. 70-87.

5. Вавилов Н. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Л.: Наука, 1987. 256 с.

6. Вавилов Н.И., Якушкина О.В. К филогенезу пшениц: гибридологический анализ вида Triticum persicum Vav. и межвидовая гибридизация у пшениц // Труды Прикл. Бот. Селекц. 1925. Т. 15. С. 110-115.

7. Ваценко A.A. Наследование опушения чешуй и черной окраски колоса у твердых пшениц Triticum Durum Desf. // Докл. Акад. Наук СССР. Т. 4. С. 338-342.

8. Васильева JI.A. Статистические методы в биологии. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2004. 99 с.

9. Гельман Н.С. Дегидрогеназы зерна пшеницы // Биохимия зерна. Сб. Акад. Наук СССР. 1951. С. 17-33.

10. Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев: изд-во Наукова думка, 1979. С. 58-63.

11. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Новосибирск: Сиб. универс. изд-во, 2002. 251 с.

12. Гуляева З.Б. Локализация генов, контролирующих опушение колосковых чешуй и окраску ушек листового влагалища у озимого сорта Ульяновка // Труды Прикл. Бот. Генет. Селекц. (Л.) 1984. Т. 85. С. 95-96.

13. Дорофеев В;Ф., Коровина О.Н. Флора культурных растений. Л.: Колос, 1979.347 с.

14. Елохина Л.П. Генетический контроль окраски колоса мягкой яровой пшеницы Мильтурум 553 // Роль науки в интенсификации сельского хозяйства: сб. тр. конф. Ч. 1. Омск, 20-21 апреля 1989. Новосибирск, 1990. С. 13-14.

15. Запрометов, М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. М.: Высшая школа, 1974. 214 с.

16. Коваль С.Ф., Метаковский Е.В., Кудрявцев A.M., Созинов A.A. О сцеплении семейств аллелей глиадинкодирующих локусов с генами опушения и окраски колоса у пшеницы // С.-х. биология. 1986. Т. 2. С. 31-36.

17. Коваль С.Ф. Каталог изогенных линий яровой мягкой пшеницы Новосибирская 67 и . принципы их использования в эксперименте // Генетика. 1997. Т. 33. С. 1168-1173.

18. Козлова С.А., Хлесткина Е.К., Салина Е.А. Особенности применения SNP-маркеров, разработанных для аллополиплоидной пшеницы // Генетика. 2009. Т. 45. С. 92-96.

19. Кудрявцев A.M., Попова Т.А. Генетическое сцепление между глиадинкодирующими генами и генами окраски и опушения колоса у яровой твердой пшеницы (Triticum durum Desf.) II Генетика. 1994. Т. 30. С. 1587-1592.

20. Лайкова Л.И., Арбузова B.C., Ефремова Т.Т., Попова О.М. Генетический анализ окраски стебля и пыльников у растений мягкой пшеницы. Генетика. 2005. Т. 41. С. 1428-1433.

21. Лукьянов К.А., Гурская Н.Г., Богданова Е.А., Лукьянов С.А. Селективная супрессия полимеразной цепной реакции // Биоорг. Хим. 1999. Т. 25. С. 163-170.

22. Майстренко О.И. Использование цитогенетических методов в исследовании онтогенеза мягкой пшеницы // Онтогенетика высших растений: сб. тр. конф. Кишинев: Штиинца, 1992. С. 98-113.

23. Малышев C.B., Картель H.A. Молекулярные маркеры в генетическом картировании растений // Мол. Биология. 1997. Т. 31. С. 197-208.

24. Мартынов С.П., Добротворская Т.В. Особенности распространения морфологических признаков колоса мягкой пшеницы на территории бывшего СССР // Генетика. 1997. Т. 33. С. 350-357.

25. Минаева В.Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое использование. Новосибирск: Наука, 1978. 256 с.

26. Новотельное Н.В., Ежов И.С. Об антибиотических и антиокислительных свойствах желтых пигментов зерна // ДАН СССР. 1954. Т. 99. С. 297-300.

27. Панин В.М., Нецветаев В.П. Генетический контроль глиадина и некоторых форм морфологических признаков колоса у твердой озимой пшеницы // Науч.-техн. бюл. ВСГИ (Одесса). 1986. №2. С. 31-36.

28. Попереля Ф.А., Бито M., Созинов A.A. Связь блоков компонентов глиадина с выживаемостью растений и их продуктивностью, окраской колоса и качеством муки у гибридов F2 от скрещивания сортов Безостая 1 и Црвена Звезда // Докл. ВАСХНИЛ. 1980. Т. 4. С. 4-7.

29. Пшеничникова Т.А., Бокарев И.Е., Щукина Л.В. Гибридологический и моносомный анализ признака дымчатой окраски колоса у мягкой пшеницы // Генетика. 2005. Т. 41. С. 1147-1149.

30. Ребриков Д.В., Саматов Г.А., Трофимов Д.Ю., Семенов П.А., Савилова А.М., Кофиади И.А., Абрамов Д.Д. ПЦР в реальном времени. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 215 с.

31. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Вышэйш. школа, 1967. 328 с.

32. Синская Е. О полевых культурах Алтая (краткий отчет о поездке летом 1924г.) // Труды Прикл. Бот. Селекц. 1925. Т. 14.'С. 359-376.

33. Собко Т.А., Созинов A.A. Генетический контроль морфологических признаков колоса и взаимосвязь аплельной изменчивости маркерных локусов хромосом 1А и 1В озимой мягкой пшеницы // Цитология и генетика. 1993. Т. 27. С. 15-22.

34. Собко Т.А., Созинов A.A. Картирование локусов, контролирующих морфологические признаков колоса и запасные белки зерна, в хромосоме 1А озимой мягкой пшеницы // Цитология и генетика. 1997. Т. 31. С. 18-26.

35. Федоров B.C., Смирнов В.Г. Генетика ржи (Secale cereale L.) IV. К генетике антоциановой окраски // Генетика. 1967. Т. 2. С. 94-102.

36. Филипченко Ю.А. Генетика мягких пшениц. М.-Л.: Сельхозгиз, 1934. 262 с.

37. Хлесткина Е.К., Салина Е.А.-, Леонова И.Н., Лайкова Л.И., Коваль С.Ф. Использование RAPD- и STS-анализа для маркирования генов 5 гомеологической группы хромосом мягкой пшеницы//Генетика. 1999. Т. 35. С. 1349-1357.

38. Хлесткина Е.К., Салина Е.А., Пшеничникова Т.А., Арбузова B.C., Коваль С.Ф. Анализ изогенных линий мягкой пшеницы, несущих доминантные аллели генов Bg, Hg и Rgl, с помощью микросателлитных и белковых маркеров // Генетика. 2000. Т. 36. С. 1374-1379.

39. Хлесткина Е.К., Салина Е.А., Шумный В.К. Генотипирование отечественных сортов мягкой пшеницы с использованием микросателлитных (SSR) маркеров // С.-х. Биология 2004. Т. 5. С. 44-52.

40. Хлесткина Е.К., Салина Е.А. SNP-маркеры: методы анализа, способы разработки и сравнительная характеристика на примере мягкой пшеницы // Генетика. 2006. Т. 42. С. 725-736.

41. Шрайбер Л.Л. Антоцианы // Вавилов Н.И. (Ред.) Пшеницы Абиссинии и их положение в общей системе пшениц (К познанию 28-хромосомной группы культурных пшениц). Л.: ВИР, 1931. С. 16-17.

42. Щербань А.Б., Хлесткина Е.К., Салина Е.А. Анализ ДНК маркеров, специфичных для G-генома пшеницы // Генетика. 2004. Т. 40. С. 372-379.

43. Щербань А.Б., Хлесткина Е.К., Сергеева Е.М., Салина Е.А. Изучение геномных изменений на ранних этапах образования аллополиплоида Aegilops longissima х Triticum urartu И Генетика. 2007. Т. 43. С. 963-970.

44. Эткинс П. Молекулы. М.: Мир, 1991. 216 с.

45. Якубцинер М.М., Савицкий М.С. Зерновые культуры // Руководство по апробации сельскохозяйственных культур. М.: Сельхозгиз, 1947. С. 20.

46. Abrahams S., Lee Е., Walker A.R., Tanner G.J., Larkin P.J., Ashton A.R. The Arabidopsis TDS4 gene encodes leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX) and is essential for proanthocyanidin synthesis and vacuole development // Plant J. 2003. V. 35. P. 624-636.

47. Adhikari T.B., Cavaletto J., Dubcovsky J., Gieco J.O., Schlatter A.R., Goodwin S. Molecular mapping of the Stb4 gene for resistance to septoria tritici blotch in wheat // Phytopathology. 2004. V. 94. P. 1198-1206.

48. Adonina I.G., Salina E.A., Pestsova E.G., Roder M.S. Transferability of wheat microsatellites to diploid Aegilops species and determination of chromosomal localizations of microsatellites in the S genome // Genome. 2005. V. 48. P. 959-970.

49. Ahmed N.s Maekawa M., Utsugi S., Himi E., Ablet H., Rikiishi K., Noda K. Transient expression of anthocyanin in developing wheat coleoptile by maize cl and B-pern regulatory genes for anthocyanin synthesis // Breed. Sci. 2003. V. 52. P. 29-43.

50. Ahmed N.,'Maekawa M., Utsugi S., Rikiishi K., Ahmad A., Noda K. The wheat Rc gene for red coleoptile colour codes for a transcriptional activator of late anthocyanin biosynthesis genes // J. Cereal Sci. 2006. V. 44. P. 54-58.

51. Ahn S., Tanksley S.D. Comparative linkage maps of the rice and maize genomes // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993. V. 90. P. 7980-7984.

52. Akhunov E.D., Akhunova A.R., Dvorak J. Mechanisms and rates of birth and death of dispersed duplicated genes during the evolution of a multigene family in diploid and tetraploid wheats // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. P. 539-550.

53. Allan R.E., Vogel O.A. Monosomic Analysis of Red Seed Color in Wheat // Crop Sci. 1965. V. 5. P. 474-475.

54. Altchul S.F., Gish W., Miller W. Basic local alignment search tool // J. Biol. 1990. V. 215. P. 403-410.

55. Alwine J.C., Kemp D.J., Stark G.R. Method for detection of specific RNAs in agarose gels by transfer to diazobenzyloxymethyl-paper and hybridization with DNA probes // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977. V. 74. P. 5350-5354.

56. Appleford N.E., Evans D.J., Lenton J.R., Gaskin P., Croker S.J., Devos K.M., Phillips A.L., Hedden P. Function and" transcript analysis of gibberellin-biosynthetic enzymes in wheat // Planta. 2006. V. 223. P. 568-582.

57. Arbuzova V.S., Efremova T.T., Laikova L.I., Maystrenko O.I., Popova O.M., Pshenichnikova T.A. The main results of the study of developing aneuploid and substitution lines and genetic analysis of wheat // EWAC Newsl. 1995. V. 9. P. 116-117.

58. Arbuzova V.S., Maystrenko O.I., Popova O.M. Development of near-isogenic lines of the common wheat cultivar 'Saratovskaya 29' // Cereal Res. Commun. 1998. V. 26. P. 39-46.

59. Arnold K., Bordoli L., Kopp J., and Schwede T. The SWISS-MODEL Workspace: A web-based environment for protein structure homology modeling // Bioinformatics. 2006. Y. 22. P. 195-201.

60. Arraiano L.S., Worland A.J., Ellerbrook C., rown, J.K.M. Chromosomal location of a gene for resistance to septoria tritici blotch (Mycosphaerella graminicola) in the hexaploid wheat 'Synthetic 6x' // Theor. Appl. Genet. 2001. V. 103. P. 758-764.

61. Arzani A., Peng J.H., Lapitan N.L.V. DNA and morphological markers for a Russian wheat aphid resistance gene // Euphytica. 2004. V. 139. P. 167-172.

62. Ausemus E.R., Harrington Y.B., Worzella W.S., Reitz R.L. A summary of genetic studies in hexaploid and tetraploid wheats // J. Amer. Soc. Agron. 1946. V. 38. P. 1082-1099.

63. Awad AS, Edwards DG, Campbell LC. Phosphorus enhancement of salt tolerance of tomato // Crop Sci. 1990. V. 30. P. 123-128.

64. Beckman C.H. Phenolic-storing cells: keys to programmed cell death and periderm formation in wilt disease resistance and in general defence responses in plants? // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2000. V. 57. P. 101-110.

65. Bednarek P.T., Masoj T.P., Lewandowska R., Myskow B. Saturating rye genetic map with ampliWed fragment length polymorphism (AFLP) and random ampliWed polymorphic DNA (RAPD) markers // J. Appl. Genet. 2003. V. 44. P. 21-33.

66. Bhowal J.C., Jha M.P. An inhibitor of glume pigment in wheat // Can. J. Genet. Cytol. 1969. V. 11. P.226.

67. Biffen R.H. Mendel's law of inheritance and wheat breeding // J. Agr. Sci. 1905. V. 1. P. 48.

68. Blanco A., Bellomo M.P., Cenci A., De Giovanni C., D'Ovidio R., Iacono E., Laddomada B.? Pagnotta M.A., Porceddu E., Sciancalepore A., Simeone R., Tanzarella O.A. A genetic linkage map of durum wheat // Theor. Appl. Genet. 1998. V. 97. P. 721-728.i i

69. Boadi W.Y., Iyere P.A., Adunyan S.E. Effect of quercetin and genistein on copper- and iron-induced lipid peroxidation in methyl linolenate // J. Appl. Toxicol. 2003. V. 23. P. 363-369.

70. Bolibok H., Gruszczynska A., Hromada-Judycka A., Rakoczy-Trojanowska M. The identification of QTLs associated with the in vitro response of rye (Secale cereale L.) // Cell. Mol. Biol. Lett. 2007. V. 12. P. 523-535.

71. Bolton F.E. Inheritance of blue aleurone and purple pericarp in hexaploid wheat // Plant Breed. Abstr. 1970. V. 40. P. 2684.

72. Börner A., Röder M., Korzun V. Comparative molecular mapping of GA insensitive Rht loci on chromosomes 4B and 4D of common wheat (Triticwn aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 1997. V. 95. P. 1133-1137.

73. Börner A., Korzun V., Worland A.J. Comparative genetic mapping of mutant loci affecting plant height and development in cereals // Euphytica 1998. V. 100. P. 245-248.

74. Börner A., Korzun V., Malyshev S., Invadic V., Graner A. Molecular mapping of two dwarfing genes differing in their GA response on chromosome 2H of barley // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 99. P. 670-675.

75. Börner A., Schumann E., Fürste A., Cöster H., Leithold B., Röder M.S., Weber W.E. Mapping of quantitative trait loci determining agronomic important characters in hexaploid wheat (Triticwn aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 105. P. 921-936.

76. Boss P.K., Davies C., Robinson S.P. Analysis of the expression of anthocyanin pathway genes in developing Vitis vinifera L. cv. Shiraz grape berries and the implications for pathway regulation//Plant Physiol. 1996(a). V. 111. P. 1059-1066.

77. Boss P.K., Davies C., Robinson S.P. Expression of anthocyanin biosynthesis genes in red and white grapes // Plant Mol. Biol. 1996(6). V. 32. P. 565-569.

78. Botstein D., White R.L., Scolnick M., Davis R.W. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Human Genet. 1980. V. 32. P. 314-331.

79. Bottley A., Xia G.M., Koebner R.M. Homoeologous gene silencing in hexaploid wheat // Plant J. 2006. V. 47. P. 897-906.

80. Bradley J.M., Davies K.M., Deroles S.C., Bloor S.J., Lewis D.H. The maize Lc regulatory gene up-regulates the flavonoid biosynthetic pathway of petunia // Plant J. 1998. V.13. P. 381-392.

81. Breyne P., Dreesen R., Cannoot B., Rombaut D., Vandepoele K., Rombauts S., Vanderhaeghen. R., Inze D., Zabeau M. Quantitative cDNA-AFLP analysis for genome-wide expression studies // Mol. Gen. Genom. 2003. V. 269. P. 173-179.

82. Brink R.A. A genetic change associated with the R locus in maize which is directed and potentially reversible // Genetics. 1956. V. 41. P. 872-889.

83. Brink R.A. Paramutation // Annu. Rev. Genet. 1973. V. 7. P. 129-152.

84. Britsch L., Ruhnau-Brich B., Forkmann G. Molecular cloning, sequence analysis, and in vitro expression of flavanone 3 beta-hydroxylase from Petunia hybrida II J. Biol. Chem. 1992. V. . 267. P. 5380-5387.

85. Britsch L., Dedio J., Saedker H., Forkmann G. Molecular characterization of flavanone 3 beta-hydroxylases. Consensus sequence, comparison with related.enzymes and the role of conserved histidine residues//Eur. J. Biochem. 1993. V. 217. P. 745-754.

86. Brookes A.J. The essence of SNPs // Gene 1999. V. 234. P. 177-186.

87. Brown S.M., Szewc-McFadden A.K., Kresovich S. Development and application of simple sequence repeat (SSR) loci for plant genome analysis // Jauhar P.P. (Ed.) Methods of genome analysis in plants. N.Y.-London-Tokyo: CRC Press, 1996. P. 147-159.

88. Brugliera F., Holton T.A., Stevenson T.W., Farcy E., Lu C.Y., Cornish E.C. Isolation and characterization of a cDNA clone corresponding to the Rt locus of Petuniq hybrida H Plant J. 1994. V. 5. P. 81-92*.

89. Brugliera F., Barri-Rewell G., Holton T.A., Mason J.G. Isolation and characterization of a flavonoid 3'-hydroxylase cDNA clone corresponding, to the Htl locus of Petunia hybrida II Plant J. 1999. V. 19. P. 441-451.

90. Burnham C.R. Discussions in cytogenetics. Minneapolis: Burgess Publ. Co., 1962. 375 p.

91. Campbell P.N., Smith A.D., Peters T.J. Biochemistry illustrated: Biochemistiy and Molecular Biology in the Post-Genomic Era. Edinburgh-N.Y.: Elsevier Churchill Livingstone, 2005. 264 P

92. Campoli C., Matus-Cadiz M.A., Pozniak C.J., Cattivelli L., Fowler D.B. Comparative expression of Cbf genes in the Triticeae under different acclimation induction temperatures // Mol. Genet. Genom. 2009. V. 282. P. 141-152.

93. Chao S., Sharp P.J., Worland A.J., Warham E.J., Koebner R.M.D., Gale M.D. RFLP-based genetic maps of wheat homoeologous group 7 chromosomes // Theor. Appl. Genet. 1989. V. 78. P. 495-504.

94. Chen Z.J. Genetic and epigenetic mechanisms for gene expression and phenotypic variation in plant polyploids // Ann. Rev. Plant Biol. 2007. V. 58. P. 377-406.

95. Chen Z.J., Pikaard C.S. Transcriptional analysis of nucleolar dominance in polyploid plants: biased expression/silencing of progenitor rRNA genes is developmentally regulated in Brassica II Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997. V. '94. P. 3442-3447.

96. Cheng H., Yang H., Zhang D., Gai J., Yu D. Polymorphisms of soybean isoflavone synthase and flavanone 3-hydroxylase genes are associated with soybean mosaic virus resistance // Mol. Breed. 2010. V. 25. P. 13-24.

97. Chin K.-C. Le pigment pourpre dans le hybrides de bles europeens, africains et canadiens // C. r. Acad. Sci. Paris. 1944(a). V. 219. P. 78-80.

98. Chin K.-C. Relations phylogenetiques entre Tr. vulgare et le' Tr. monococcum d'apres le pigment pourpre // C.r. Acad. Sci. Paris. 1944(6). V. 218. P. 975.

99. Cho S., Chen W., Muehlbauer F.J. Constitutive experssion of the flavanone 3-hydroxylase gene related to pathotype-specific ascochyta blight resistance in Cicer arietinum L. // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2005. V. 67. P. 100-107.

100. Chopra S., Hoshino A., Boddu J., Iida S. Flavonoid pigments as tools in molecular genetics // Grotewold E. (Ed.) The science of flavonoids. N.Y.: Springer, 2008. P. 147-173.

101. Christensen A.B., Gregersen P.L., Olsen C.E., Collinge -D.B. A flavonoid 7-0-methyltransferase is expressed in barley leaves in response to pathogen attack // Plant Mol. Biol. 1998. V. 36. P. 219-227.

102. Christie P.J, Alfenito M.R, Walbot V. Impact of low-temperature stress on general phenylpropanoid and anthocyanin pathways: enhancement of transcript abundance and anthocyanin pigmentation in maize seedlings // Planta. 1994. V. 194. P. 541-549.

103. Churchward J.G. Studies on physiologic specialization of the organisms causing bunt in wheat, and the genetic resistance to this and certain others wheat diseases. Part II Genetical studies // Roy. Soc. N. S. Wales J. 1938. V. 71. P. 547-590.

104. Chutipaijit S., Cha-Um S., Sompornpailin K. Differential accumulations of proline and flavonoids in indica rice varieties against salinity // Pak. J. Bot. 2009. V. 41. P. 2497-2506.

105. Clark J.A. Segregation and correlated inheritance in crosses between Kota and Hard Federation wheats for rust and drought resistance // J. Agric. Res. 1924. V. 29. P. 1047.

106. Clark, J .A. Improvement of wheat // US Dept. Agric. Yearbook. Washington: USDA, 1936. P. 207-302.

107. Clegg M.T., Durbin M.L. Flower color variation: a model for the experimental study of evolution// Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000. V. 97. P. 7016-7023.

108. Clegg, M. T., Durbin, M. L. Tracing floral adaptations from ecology to molecules //Nat. Rev. Gen. 2003. V. 4. P. 206-215.

109. Comai L. Genetic and epigenetic interactions in allopolyploid plants // Plant Mol. Biol. 2000. V. 43. P. 387-399.

110. Cone K.C., Burr F.A., Burr B. Molecular analysis of the maize anthocyanin regulatory locus CI H Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986. V. 83. P. 9631-9635.

111. Cone K.C., Cocciolone S.M., Burr F.A., Burr B. Maize anthocyanin regulatory gene pi is a duplicate of cl that functions in the plant // Plant Cell. 1993. V. 5. P. 1795-1805.

112. Conley E.J. A 2600-locus chromosome bin map of wheat homoeologous group 2 reveals interstitial gene rich islands and colinearity with rice // Genetics. 2004. V. 168. P. 625-637.

113. Corpet F. Multiple sequence alignment with hierarchical clustering // Nucl. Acids Res. 1988. V. 6. P. 10881-10890.

114. Cramer C.L., Edwards K., Dron M., Liang X., Dildine S.L., Bolwell G.P., Dixon R.A., Lamb C.J., Schuch W. Phenylalanine ammonia-lyase gene organization and structure // Plant Mol. Biol. 1989. V. 12. P. 367-383.

115. Darwin C. The variation of animals and plants under domestication. N.Y.: D.Appelton&Co, 1883.495 p.

116. Davies K. A cDNA clone for flavanone 3-hydroxylase from Malus II Plant Physiol. 1993. V. 103. P. 291.

117. Debeaujon I., Leon-Kloosterziel K.M., Koornneef M. Influence of the testa on seed dormancy, " germination, and longevity in Arabidopsis 11 Plant Physiol. 2000. V. 122. P. 403-414.

118. Deboo G.B., Albertsen M.C., Taylor L.P. Flavanone 3-hydroxylase transcripts and flavonol accumulation are temporally coordinate in maize anthers // Plant J. 1995. V. 7. P. 703-713.

119. Derera N.F., Bhatt G.M., McMaster G.J. On the problem of pre-harvest sprouting of wheat // Euphytica. 1977. V. 26. P. 299-308.

120. Devic M., Guilleminot J., Debeaujon I., BechtoldN., Bensaude E., Koornneef M., Pelletier G., Delseny M. The BANYULS gene encodes a DFR-like protein and is a marker of early seed coat development// Plant J. 1999. V. 19. P. 387-398.

121. Devos K.M., Atkinson M.D., Chinoy C.N., Liu C.J., Gale M.D. RFLP-based genetic map of the homoeologous group 3 chromosomes of wheat and rye // Theor. Appl. Genet. 1992. V. 83. P. 931-939.

122. Devos K.M., Gale M.D. The genetic maps of wheat and their potential in plant breeding // Outlook Agric. 1993. V. 22. P. 93-99.

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

124. Devos K.M., Milan T., Gale M.D. Comparative RFLP-map of the homoeologous group 2 chromosomes of wheat, rye and barley // Theor. Appl. Genet. 1993(6). V. 85. P. 784-782.

125. Devos K.M., Chap S, Li Q.Y., Simonetti M.C., Gale M.D. Relationship between chromosome9 of maize and wheat homoeologous group 7 chromosomes // Genetics. 1994. V. 138. P. 12871292.

126. Devos K.M., Bryan G.J., Collins A. J., Stephenson P., Gale M.D. Application of two microsatellite sequences in wheat storage proteins as molecular markers // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 90. P. 247-252.

127. Dobrovolskaya O.B., Arbuzova V.S., Lohwasser U., Roder M.S., Borner A. Microsatellite mapping of complementary genes for purple grain colour in bread wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica. 2006. V. 150. P. 355-364.

128. Dobrovolskaya O., Martinek P., Voylokov A.V., Korzun V., Roder 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.

129. Dobrovolskaya O., Salina E., Bernard M., Salse J., Sourdille P., Boeuf Ch., Pont C. Map-based comparative analysis of the S,G, and B genomes of Triticeae species // Abstr. book of the 6th PGEM. Tenerife, 3-6 October, 2007. P. 127.

130. Doebley J. Genetics, development and plant evolution // Curr. Opin. Genet. Dev. 1993. V. 3. P. 865-872.

131. Doebley J., Lukens L. Transcriptional regulators and the evolution of plant form // Plant Cell. 1998. V. 10. P. 1075-1082.

132. Dooner H.K., Kermicle J.L. Displaced and tandem duplications in the long arm of chromosome10 in mayze // Genetics. 1976. V. 82. P. 309-322.

133. Dooner H.K., Robbins T.P., Jorgensen R.A. Genetic and developmental control of anthocyanin biosynthesis // Annu. Rev. Genet. 1991. V. 25. P. 173-179.

134. Douglas C., Hoffmann H., Schulz W., Hahlbrock K. Structure and elicitor or UV light stimulated expression of two 4-coumarate: CoA ligase genes in parsley // EMBO J. 1987. V. 6. P. 1189-1195.

135. Driscoll C.J., Sears E.R. Individual addition of the chromosomes of 'Imperial' rye to wheat // Agron. Abstr. 1971. P. 6.

136. Drmanac R., Labat I., Brukner I., Crkvenjakov R. Sequencing of megabase plus DNA by hybridization: theory of the method // Genomics. 1989. V. 4. P. 114-128.

137. Druka A., Kudrna D., Rostoks N., Brueggeman R., Wettstein D., Kleinhofs A. Chalcone isomerase gene from rice (Oryza sativa) and barley (Hordeam vulgare): physical, genetic and mutation mapping// Gene. 2003. V. 302. P. 171-178.

138. Dubcovsky J., Luo M.C., Zhong G.Y., Bransteitter R., Desai A., Kilian A., Kleinhofs A., Dvorak J. Genetic map of diploid wheat, Triticum monococcum L., and its comparison with maps of Hordeum vidgare L. // Genetics. 1996. V. 143. P. 983-999.

139. Efremova T.T., Maystrenko O.I., Arbuzova V.S., Laikova L.I. Genetic analysis of glume colour in common wheat cultivars from the former USSR // Euphytica. 1998. V. 102. P. 211218.

140. Ellerbrook C., Worland A.J. Using precise genetic stocks to study the genetics of disease resistance in wheat // EWAC Newsl. 2001. V. 11. P. 31-37.

141. Elouafi I., Nachit M.M. A genetic linkage map of the Durum x Triticum dicoccoides backcross population (based on SSRs and AFLP markers, and QTL analysis for milling traits // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 108. P. 401-413.

142. Endo T.R., Gill B.S. The deletion stocks of common wheat // J. Hered. 1996. V. 87. P. 295307.

143. Engels C., Munkle L., Marschner H. Effect of root zone temperature and shoot demand on uptake and xylem transport of macronutrients in maize (Zea mays L.) // J. Exp. Bot. 1992. V. 43. P. 537-547.

144. Engledow F.L. A case of repulsion in wheat // Cambridge Phil. Soc. Proc. 1914. V. 17. P. 433435.

145. Erayman M., Sandhu D., Sidhu D., Dilbirligi M., Baenziger P.S.-, Gill K.S. Demarcating the gene-rich regions of the wheat genome // Nucl. Acids Res. 2004. V. 32. P. 3546-3565.

146. Eujayl I, Morris C. Identification of differentially expressed UniGenes in developing wheat seed using Digital Differential Display // J. Cereal Sci. 2009. V. 49. P. 316-318.

147. Fahrendorf T., Dixon R.A. Stress responses in alfalfa (Medicago sativa L.). XVIII. Molecular cloning and expression of the elicitor-inducible cinnamic acid 4-hydroxylase cytochrome P450 // Arch. Biochem. Biophys. 1993. V. 305. P. 509-515.

148. Faris J., Sirikhachornkit A., Haselkorn R., Gill B., Gornicki P. Chromosome mapping and phylogenetic analysis of the cytosolic acetyl-CoA carboxylase loci in wheat // Mol. Biol. Evol. 2001. V. 18. P. 1720-1733.

149. Farrant J.M. A comparison of mechanisms of desiccation tolerance among three angiosperm resurrection plant species // Plant Ecol. 2000. V. 151. P. 29-39.

150. Fedoroff N.V., Furtek D.B., Nelson O.E. Cloning of the bronze locus in maize by a siinple and generalizable procedure using the transposable controlling element Activator (Ac) // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984. V. 81. P. 3825-3829.

151. Feild T.S., Lee D.W., HolbrookN.M. Why leaves turn red in autumn. The role of anthocyanins in senescing leaves of red-osier dogwood // Plant Physiol. 2001. V. 127. P. 566-574.

152. Feldman M. 2001. The origin of cultivated wheat // Benjean A.P., Angus W.J. (Eds.) A history of wheat breeding. Paris: Lavoisier Publishing, 2001. P. 3-56.

153. Feucht W., Schmid P.P.S. Selektiver histochemischer Nachweis von Flavanen (Catechinen) mit p-Dimethylaminozimtaldehyd in Sprossen einiger Obstgeholze // Gartenbauwiss. 1983. V. 48. P. 119-124.

154. Feucht W., Treutter D. The role of flavan-3-ols and proanthocyanididns in plant defence // -Indeijit, Dakshini K.M.M., Chester L. (Eds.) Principles and practices in plant ecology: Allelochemical interactions. N.Y.: CRC press, 1999. 589 p.

155. Feild T.S., Lee D.W., Holbrook N.M. Why leaves turn red in autumn. The role of anthocyanins in senescing leaves of Red-Osier Dogwood // Plant Physiol. 2001. V. 127. P. 566-574.

156. Fitch W.M. Distinguishing homologous from analogous proteins // Syst. Zool. 1970. V. 19. P. 99-113.

157. Fletcher R.J., Mcintosh R.A. Isolation and identification of the chromosome arm bearing Rg determining glume color in Federation wheat // EWAC Newsl. 1974. V. 4. P. 65-66.

158. Forkmann G., Stotz G. Selection and characterisation of flavanone-3-hydroxylase mutants of dahlia, streptocarpus, verbena and zinnia // Planta. 1984. V. 161. P. 261-265.

159. Franckowiak J.D. Revised linkage maps for morphological markers in barley, Hordeum vulgare II Barley Genet. Newsl. 1997. V. 26. P. 9-21.

160. Freed R.D., Everson E.H., Ringlund K., Gullord M. Seed coat color in wheat and the relationship to seed dormancy at maturity // Cereal Res. Commun. 1976. V. 4. P. 147-149.

161. Friebe B., Tuleen N., Jiadg J., Gill B.S. Standard karyotype of Triricum longissimum and relationship with T. aestivum II Genome. 1993. V. 36. P. 731-742.

162. Friebe B., Tuleen N.A., Gill B.S. Standard karyotype of Triricum searsii and its relationship with other S-genome species and common wheat // Theor. Appl. Genet. 1995. V. 91. P. 248254.

163. Friebe B., Qi L.L., Nasuda S., Zhang P., Tuleen N.A., Gill B.S. Development of a complete set of Triticum aestivum-Aegilops. speltoides chromosome addition lines. Theor. Appl. Genet. 2000. V. 101. P. 51-58.

164. Fu H., Dooner K.H. Intraspecific violation of genetic colinearirty and its implications in maize // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002. V. 99. P. 9573-9578.

165. Furusawa M., .Tsuchiya H., Nagayama M., Tanaka T., Nakaya K., Iinuma M. Anti-platelet and membrane-rigidiiying flavonoids in brownish scale of onion // J. Health. Sci. 2003. V. 49. P. 475-480.

166. Gale M.D., Atkinson M.D., Chinoy C.N., Harcourt R.L., Jia J., Li Q.Y., Devos K.M. Genetic maps of hexaploid wheat // Li Z.S., Xin Z.Y. (Eds.) Proc. 8th Int wheat genet, symp. Beijing: China Agricultural Scientech Press, 1995. P. 1333-1500.

167. Ganal M., Rôder M.S. Microsatellite and SNP markers in wheat breeding // Varshney R.K., Tuberosa R. (Eds.) Genomics-assisted crop improvement. VoL 2. Genomics applications in crops. The Netherlands: Springer, 2007. P. 1-24.

168. Gatford K.T., Eastwood R.F., Halloran G.M. Germination inhibitors in bracts surrounding the grain of Triticum tauschii II Funct. Plant Biol. 2002(a). V. 29. P. 881-890.

169. Gatford K.T., Hearnden P., Ogbonnaya F.C., Eastwood R.F., Halloran G.M. Novel resistance to pre-harvest sprouting in Australian wheat from wild relative Triticum tauschii II Euphytica. 2002(6). V. 126. P. 67-76.

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

171. Gillespie J. The causes of molecular evolution. N.Y.: Oxford University Press, 1991.

172. Gong Z., Yamazaki M., Sugiyama M., Tanaka Y., Saito K. Cloning and molecular analysis of structural genes involved in anthocyanin biosynthesis and expressed in a forma-specific manner in Perilla frutescens II Plant Mol. Biol. 1997. V. 35. P. 915-927.

173. Goodman M.M., Stuber C.W., Newton K., Weissinger H.H. Linkage relationships of 19 enzyme loci in maize // Genetics. 1980. V. 96. P. 697-710.

174. Goulden C.H., Neatby K.W., Welsh J.N. The inheritance of resistance to Puccinia graminis tritici in a cross between to varieties of TrUicum vidgare 11 Phytopathol. 1928. V. 18. P. 627.

175. Graner A., Jahoor A., Schondelmaier J., Siedler H., Pillen K., Fischbeck G., Wenzel G., Herrmann R.G. Construction of an RFLP map in barley // Theor. Appl. Genet. 1991. Y. 83. P. 250-256.

176. Gregersen L., Christensen A.B., Sommer-Knudsen J., Collinge D.B. A putative O-methyltransferase from barley is induced by fungal pathogens and UV light. Plant Mol. Biol. 1994. V. 26. P. 1797-1806.

177. Grotewold E., Peterson T. Isolation and characterization of a maize gene encoding chalcone flavonone isomerase // Mol. Gen. Genet. 1994. V. 242. P. 1S-8.

178. Guex N. Peitsch M.C. SWISS-MODEL and the Swiss-PdbViewer: An environment for comparative protein modeling // Electrophoresis 1997. V. 18. P. 2714-2723.

179. O.Gupta P.K., Varshney R.K., Sharma P.C., Ramesh B. Molecular markers and their applications in wheat breeding// Plant Breed. 1999. V. 118. P. 369-390.

180. Gustafson J.P, Sears E.R. An effective wheat gene manipulation system: problems and uses //• Janick J. (Ed.) Plant breeding reviews. Vol. 11. N.Y.: Wiley, 1993. P. 255-234.

181. Hale K.L., McGrath S.P., Lombi E., Stack S.M., Terry N., Pickering I.J., George G.N., Pilon-Smits E.A. Molybdenum sequestration in Brassica species. A role for anthocyanins? // Plant Physiol. 2001. V. 126. P. 1391-1402.

182. Hale K.L., Tufan H.A., Pickering I.J., George G.N., Terry N., Pilon M., Pilon-Smits E.A.H. Anthocyanins facilitate tungsten accumulation in Brassica II Physiol. Plant. 2002. V. 116. P. 351-358.

183. Hale C.J., Stonaker J.L., Gross S.M., Hollick J.B. A novel Sn£2 protein maintains trans-generational regulatory states established by paramutation in maize // PLoS Biol. 2007. V. 5. P. e275.

184. He X.Z., Reddy J.T., Dixon R.A. Stress responses in alfalfa (Medicago sativa L). XXII. cDNA cloning and characterization of an elicitor-inducible isoflavone 7-O-methyltransferase.// Plant Mol. Biol. 1998. V. 36. P. 43-54.

185. Hearnden P., Eckermann P., McMichael G., Hayden M., Eglinton J., Chalmers K. A genetic map of 1,000 SSR and DArT markers in a wide barley cross // Theor. Appl. Genet. 2007. V. 115. P. 383-391.

186. Hernandez I., Alegre L., Munne-Bosch S. Drought-induced changes in flavonoids and other low molecular weight antioxidants in Cistus clusii grown under Mediterranean field conditions // Tree Physiol. 2004. V. 24. P. 1303-1311.

187. Heun M., Kennedy A.E., Anderson J.A, Lapitan N.L.V., Sorrells M.E, Tanksley S.D. Construction of a restriction fragment length polymorphism map for barley (Hordeum vitlgare) // Genome. 1991. V. 34. P. 437-447.

188. Himi E., Noda K. Isolation and location of three homoeologous dihydroflavonol-4-reductase (DFR) genes of wheat and their tissue-dependent expression // J. Exp. Bot. 2004. V. 55. P. 365375.

189. Himi E., Osaka T., Noda K. 2006. Isolation and characterization of wheat ANS genes. GenBank, 2006. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?term=himi%20osaka%20 noda&cmd=Search&db=nuccore&QueryKey=4.

190. Hoch W.A., Singsaas E.L., McCown B.H. Resorption protection. Anthocyanins facilitate nutrient recovery in autumn by shielding leaves from potentially damaging light levels // Plant Physiol. 2003. V. 133. P. 1296-1305.

191. Hollick J. B., Patterson G.I., Coe E.H., Cone K.C., Chandler Y.L. Allelic interactions heritably influence the activity of a metastable maize pi allele // Genetics. 1995. V. 141. P. 709-719.

192. Hollick J. B., Dorweiler J.E., Chandler V.L. Paramutation and related alleic interactions // Trends Genet. 1997. V. 13. P. 302-308.

193. Holton T.A., Comish E.C. Genetics and.biochemistry of anthocyanin biosynthesis // Plant Cell. 1995. V. 7. P. 1071-1083.

194. Holton T.A., Brugliera F., Lester D.R., Tanaka Y., Hyland C.D., Menting J.G.T., Lu C.-Y., Farcy E., Stevenson T.W., Cornish E.C. Cloning and expression of cytochrome P450 genes controlling flower colour // Nature. 1993(a). V. 366. P. 276-279.

195. Holton T.A., Brugliera F., Tanaka Y. Cloning and expression of flavonol synthase from Petunia hybrida II Plant J. 1993(6). V. 4. P. 1003-1010.

196. Hoshino A., Johzuka-Hisatomi Y., Iida S. Gene duplication and mobile genetic elements in morning glories // Gene. 2001. V. 265. P. 1-10.

197. Howard A., Howard G. On the inheritance of some characters in wheat. I. // India Dept. Agr. Mem. Bot. Ser. 1912. V. 5. P. 1-47.

198. Howard A., Howard G. On the inheritance of some characters in wheat. II. // India Dept. Agr. Mem. Bot. Ser. 1915. V. 7. P. 273-285.

199. Jaccoud D., Peng K., Feinstein D., Kilian A. Diversity arrays: a solid state technology for . sequence information independent genotyping // Nucleic Acids Res. 2001. V. 29. P. e25.

200. Jafary H., Szabo L.J., Niks R.E. Innate nonhost immunity in barley to different heterologous rust fungi is controlled by sets of resistance genes with overlapping specificities // Mol. Plant Microbe Interact. 2006. V. 19. P. 1270-1279.

201. Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable 'minisatellite' regions in human DNA // Nature. 1985. V. 314. P. 67-73.

202. Jende-Strid B. Genetic control of flavonoid biosynthesis in barley // Hereditas. 1993. V. 119. P. 187-204.

203. Jha K.K. The association of a gene for purple coleoptile with chromosome 7D of common wheat // Can. J. Genet. Cytol. 1964. V. 6. P. 370-372.

204. Kadam B.S. Genetics in Bansi wheat of the Bombay-Deccan and synthetic Khapli. Part I // Proc. Indian Acaä. Sei. 1936. V. 4. P. 357-369.

205. Kagami T., Morita Y., Hoshino A., Iida S. Spontaneous mutations having 7/wi-related transposons inserted into the gene encoding anthocyanidin synthase in the Japanese morning glory. 2001. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/16754905.

206. Kalendar R., Schulman A.H. IRAP and REMAP for retrotransposon-based genotyping and fingerprinting //Nat Protoc. 2006. V. 1. P. 2478-2484.

207. Kaneko T., Katoh T., Asamizu E., Sato S., Nakamura Y., Kotani H., Tabata S. Structural analysis of Arabidopsis thaliana chromosome 5. Genbank, 1999. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/4757395.

208. Karakousis A., Gustafson J.P., Chalmers K.J., Barr A.R., Langridge P. A consensus map of barley integrating SSR, RFLP, and AFLP markers // Aust. J. Agric. Res. 2003. V. 54. P. 11731185.

209. Kashkush K., Feldman M., Levy A.A. Gene loss, silencing and activation in a newly synthesized wheat allotetraploid // Genetics. 2002. V. 160. P. 1651-1659.

210. Keilig K., Ludwig-Müller J. Effect of flavonoids on heavy metal tolerance in Arabidopsis thaliana seedlings // Bot. Stud. 2009. V. 50. P. 311-318.

211. Kerber E.R., Dyck P.L. Inheritance in hexaploid wheat of leaf rust resistance and other characters derived from Aegilops squamosa II Can. J. Genet. Cytol. 1969. V. 11. P. 639-647.

212. Kezer A., Boyack B. Mendelian inheritance in wheat and barley crosses, with probable error studies on class frequencies // Colo. Agr. Exp. Sta. Bui. 1918. P. 249.

213. Khlestkina E.K., Sahna E.A. Genome-specific markers of tetraploid wheats and their putative diploid progenitor species // Plant Breed. 2001. V. 120. P. 227-232.

214. Khlestkina E.K., Strich A., Röder M.S., Börner A. Geographical distribution of red coleoptile color genes (I) // Ann. Wheat Newsl. 2001. V. 47. P. 50-57.

215. Khlestkina E.K., Pestsova E.G., Salina E.A., Röder M.S., Arbuzova V.S., Koval S.F., Börner A. Molecular mapping and tagging of wheat genes using RAPD, STS and SSR markers // Cell. Mol. Biol. Let. 2002(6). V. 7. P. 795-802.

216. Khlestkina E.K., Huang X., Quenun S.Y.B., Chebotar S., Röder M.S., Börner A. Genetic diversity in cultivated plants loss or stability // Theor. Appl. Genet. 2004(a). V. 108. P. 14661472.

217. Khlestkina E.K., Röder M.S., Efremova T.T., Börner A., Shumny V.K. The genetic diversity of old and modern Siberian varieties of common spring wheat determined by microsatellite markers// Plant Breed. 2004(b). V. 123. P. 122-127.

218. Khlestkina E.K., Pshenichnikova T.A., Röder M.S., Arbuzova V.S., Salina E.A. Börner A. Comparative mapping of genes for glume colouration and pubescence in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2006(a). V. 113. P. 801-807.

219. Khlestkina E.K., Röder M.S., Grausgruber H., Börner A. A DNA fingerprinting-based taxonomic allocation of Kamut wheat // Plant Genet. Res. 2006(6). V. 4. P. 172-180.

220. Khlestkina E.K., Röder M.S., Unger O., Meinel A., Börner A. More precise map position and origin of a durable non-specific adult plant disease resistance against stripe rust (Puccinia striiformis) in wheat// Euphytica 2007. V. 153. P. 1-10.

221. Khlestkina E.K., Röder M.S., Salina E.A. Relationship between homoeologous regulatory and structural genes in allopolyploid genome a case study in bread wheat // BMC Plant Biol. 20086. V. 8. P. 88.

222. Khlestkina E.K., Giura A., Röder M. S., Borner A. A new gene controlling the flowering response to photoperiod in wheat // Euphytica. 2009a. V. 165. P. 579-585.

223. Khlestkina E.K., Pshenichnikova T.A., Röder M.S., Börner A. Clustering anthocyanin pigmentation genes in wheat group 7 chromosomes // Cereal Res. Commun. 2009(6). V. 37. P. 391-398.

224. Khlestkina E.K., Salina E.A., Pshenichnikova T.A., Röder M.S., Börner A. Glume coloration in wheat: allelism test, consensus mapping and its association with specific microsatellite allele // Cereal Res. Commun. 2009(b). V. 37. P. 37-43.

225. Khlestkina E.K., Tereshchenko O.Yu., Salina E.A. Anthocyanin biosynthesis genes location and expression in wheat-rye hybrids // Mol. Genet. Genom. 2009(r). V. 282. P. 475-485.

226. KhIestkina E.K., Röder M.S., Börner A. Identification of glume coloration genes in synthetic hexaploid and common wheats // Wheat Inf. Serv. (eWIS) 200900. V. 108. P. 1-3.

227. Khlestkina E.K., Kumar U., Röder M.S. Ent-kaurenoic acid oxidase genes in wheat // Mol. Breed. 2010(a). V. 25. P. 251-258.

228. Khlestkina E.K., Röder M.S., Börner A. Mapping genes controlling anthocyanin pigmentation on the glume and pericarp in tetraploid wheat (Triticum durum L.) // Euphytica. 2010(6). V. 171. P. 65-69.

229. Khlestkina E.K., Röder M.S., Pshenichnikova T.A., Börner A. Functional diversity at Rc (red coleoptile) locus in wheat (Triticum aestivum L.) // Mol. Breed. 2010(b). V. 25. P. 125-132.

230. Khlestkina E.K. Regulatory-target gene relationships in allopolyploid and hybrid genomes // Urbano K.V. (Ed.). Advances in Genetics Research. Vol. 3. N.-Y.: NOVA Science Publishers, 2010. P. 311-328.

231. Kiefer F., Arnold K., Kiinzli M., Bordoli L., Schwede T. The SWISS-MODEL repository and associated resources // Nucl. Acids Res. 2009. V. 37. P. D387-D392.

232. Kiessling L. Erbanalytische Untersuchungen über die Spelzenfarbe des Weizens // Landw. Jahrbuch Bayern. 1914. Nr. 2. P. 102-170. .

233. Kihara H. Origin of wheat// Wheat Inf. Serv. 1954. V. 1. P.35-42.

234. Kihara H., Wada B., Aruga H. et al. Rules for nomenclature and symbolization of genes, and gene symbols in wheats // Wheat Inf. Serv. 1954. V. 1. P. 25-34.

235. Kikuchi R., Kawahigashi H., Handa H. The floral integrator WFT in wheat: expression profiles of three homoeologous genes // Langridge P., Sharp P. (Eds.) Proc. 11th intern, wheat genet, symp. Brisbane, 24-29 August, 2008. P. 271.

236. Kim Y.J., Kwak C.I., Gu Y.Y., Hwang IT, Chun JY. Annealing control primer system for identification of differentially expressed genes on agarose gels // Biotechniques. 2004. V. 36. P. 424.

237. Kim S.-H., Lee J.-R., Kim S.-R. Characterization of an apple anthocyanidin synthase gene in transgenic tobacco plants // J. Plant Biol. 2006. V. 49. P. 326-330.

238. Kimura M. The neutral theory of molecular evolution. Cambridge: Cambridge Un-ty Press., 1983.

239. Kimber G., Feldman M. Wild wheat: an introduction. Rehovot, Israel, 1987. 142 p.

240. Knott D.R, Zeven A.C. A test for linkage between Sr6 and Ra in wheat // Euphytica. 1987. V. 36. P. 221-224.

241. Kobayashi S., Ishimaru M., Hiraoka K., Honda C. Myb-related genes of the Kyoho grape (Vitis labruscana) regulate anthocyanin biosynthesis // Planta. 2002. V. 215. P. 924-933.

242. Konieczny A., Ausubel F.M. A procedure for mapping Arabidopsis mutations using co-dominant ecotype-specific PCR-based markers // Plant J. 1993. V. 4. P. 403-410.

243. Koornneef M. Mutations affecting the testa colour in Arabidopsis II Arabidopsis Inf. Serv. 1990. V. 27. P. 1-4.

244. Korzun V., Roder M.S., Wendehake K., Pasqualone A., Lotti C., Ganal M.W., Blanco A. Integration of dinucleotide microsatellites from hexaploid wheat into a genetic linkage map of durum wheat // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 1202-1207.

245. Korzun V., Malyshev S., Voylokov A.V., Borner A. A genetic map of rye (Secale cereale L.) combining RFLP, isozyme, protein, microsatellite and gene loci // Theor. Appl. Genet. 2001. V. 102. P. 709-717.

246. Kosambi D.D. The estimation of map distances from recombination values // Ann. Eugen. 1944. V. 12. P. 172-175.

247. Kota R., Varshney R.K., Prasad M., Zhang H., Stein N., Graner A. EST-derived single nucleotide polymorphism markers for assembling genetic and physical maps of the barley genome // Funct. Integr. Genom. 2008. V. 8. P. 223-233.

248. Krattinger S.5 Wicker T., Keller B. Map-based cloning of genes in triticeae (wheat and barley) // Feuilett C., Muehlbauer G.J. (Eds.) Genetics and genomics of the Triticeae. Dordrecht-Heidelberg-London-N.Y.: Springer, 2009. P. 337-357.

249. Kreuzaler F., Ragg H., Fautz E., Kuhn D.N., Hahlbrock K. UV-induction of chalcone synthase mRNA in cell suspension cultures of Petroselinum hortense /AProc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983. V. 80. P. 2591-2593.

250. Kubo H., Peeters A.J.M., Aarts M.G.M., Pereira A, Koornneef M. ANTHOCYANINLESS2, a homeobox gene affecting anthocyanin distribution and root development in Arabidopsis II Plant Cell. 1999. V. 11. P. 1217-1226.

251. Kuchel H., Hollamby G., Langridge P., Williams K., Jefferies S.P. Identification of genetic loci associated with ear-emergence in bread wheat // Theor. Appl. Genet. 2006. V. 113. P. 11031112.

252. Kuittinen H., Salguero D., Aguade M. Parallel patterns of sequence variation within and between populations at three loci of Arabidopsis thaliana H Mol. Biol. Evol. 2002. V. 19. P. 2030-2034.

253. Kumar S., Tamura K., Nei M. MEGA3: integrated software for molecular evolutionary genetics analysis and sequence alignment // Brief. Bioinf. 2004. V. 5. P. 150-163.

254. Kuraparthy V., Sood S., Gill B.S. Targeted genomic mapping of a red seed color gene (R-Al) in wheat // Crop Sci. 2008. V. 48. P. 37-48.

255. Kusumi T., Iwashita T., Tanaka Y. Molecular characterization of the flavonoid biosynthetic pathway and flower color modification of Nierembergia sp. I I J. Plant Biotechnol. 2006. V. 23. P. 19-24.

256. Kuspira J., Unrau J. Determination of the number and dominance relationships of genes on substituted chromosomes in common wheat Triticum aestivum L. // Can. J. Plant Sci. 1958. V. 38. P. 119-205.

257. Lachman J., Dudjak J;, Miholova D., Kolihova D., Pivec V. Effect of cadmium on flavonoid content in young barley (Hordeum, sativum L.) plants II Plant Soil Environ. 2005. V. 51. P. 513516.

258. Lander E.S., Green P., Abrahamson J., Barlow A., Daly M.J., Lincoln S.E., Newburg I. MAPMAKER: an interactive computer package for constructing primary genetic linkage maps of experimental and natural populations // Genomics 1987. V. l.P. 174-181.

259. Langridge P., Karakousis A., Collins N., Kretschmer J., Manning S. A consensus linkage map of barley II Mol. Breed. 1995. V. 1. P. 389-395.

260. Laurie DA, Devos KM. Trends in comparative genetics and their potential impacts on wheat' and barley research // Plant Mol Biol. 2002. V. 48. P. 729-740.

261. Law C.N., Wolfe M.C. Location of genetic factors for mildew resistance and ear emergence time on chromosome 7B of wheat // Can. J. Genet. Cytol. 1966. V. 8. P. 462-470.

262. Law C.N., Johnson R. A genetic study of leaf rust resistance in wheat // Can. J. Genet. Cytol. 1967. V. 9. P. 805-822.

263. Law C.N., Chapman V. An inhibitor of glume colour// EWAC Newsl. 1974. V. 4. P. 8-9.

264. Leisle D., Kovacs M.I., Howes N. Inheritance and linkage relationships of gliadin proteins and glume color in durum wheat // Can. J. Genet. Cytol. 1985. V. 27. P. 716-721.

265. Leonova I., Borner A., Budashkina E., Kalinina N.,- Unger O., Roder M., Salina E. Identification of microsatellit'e markers for a leaf rust resistance gene introgressed into common wheat from Triticum timopheevii II Plant Breed 2004. V. 123. P. 93-95.

266. Li J., Ou-Lee T.M., Raba R., Amundson R.G., Last R,L. Arabidopsis flavonoid mutants are hypersensitive to UV-B irradiation // Plant Cell. 1993. V. 5. P. 171-179.

267. Li W.L., Faris J.D., Chittoor J.M., Leach J.E., Hulbert S.H., Liu D.J., Chen P.D., Gill B.S. Genomic mapping of defense response genes in wheat // Theor. Appl. Genet. 1999. V. 98. P. 226-233.

268. Li H.P., Liao Y.C. Isolation and characterization of two closely linked phenylalanine ammonia-lyase genes from wheat // Yi. Chuari. Xue. Bao. 2003. V. 30. P. 907-912.

269. Li J.Z., Sjakste T.G.„ Roder M.S., Ganal M.W. Development and genetic mapping of 127 new microsatellite markers in barley // Theor. Appl. Genet. 2003. V. 107. P. 1021-1027.

270. Liang P., Pardee A.B. Differential display of eukaryotic messenger RNA by means of the polymerase chain reaction // Science (Wash DC). 1992. V. 257. P. 967-971.

271. Liao Y.C., Li H.P., Kreuzaler F., Fischer R. Nucleotide sequence of one of two tandem genes encoding phenylalanine ammonia-lyase in Triticum aestivum II Plant Physiol. 1996. V. 112. P. 1398-1398.

272. Limborska S.A., Prosnyak M.I., Bocharova T.N., Smirnova E.M., Ryskov A.P. The properties of human DNA fingerprints produced by polymeric monocore probes (PMC probes) II Genet. Anal. 1999. V. 15. P. 19-24.

273. Liu Y.G., Tsunewaki K. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis in wheat. II. Linkage maps of the RFLP sites in common wheat // Jap. J. Genet. 1991. V. 66. P. 617-634.

274. Liu Z.-W., Biyashev R.M., Saghai Maroof M.A. Development of simple sequence repeat markers and their integration into barley linkage map // Theor. Appl. Genet. 1996. V. 93. P. 867-876.

275. Liu X.M., Smith C.M., Gill B.S., Tolmay Y. Microsatellite markers linked to six Russian wheat aphid resistance genes in wheat // Theor. Appl. Genet. 2001. V. 102. P. 504-510,

276. Liu X.M., Smith C.M.* Gill, B.S. Identification of microsatellite markers linked to Russian wheat aphid resistance genes Dn4 and Dn611 Theor. Appl. Genet. 2002. V. 104. P. 1042-1048.

277. Lloyd A.M., Walbot V., Davis R.W. Arabidopsis and Nicotiana anthocyanin production activated by maize regulators R and CI II Science. 1992. V. 258. P. 1773-1775.

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

279. Lohwasser U., Röder M.S., Börner A. QTL mapping of vegetative characters in wheat (Triticum aestivum L.) // Gen. var. plant breed.: proc. 17th EUCARPIA gen. congr. Tulln, 8-11 September, 2004. P. 195-198.

280. Long S.P., Humphries S., Falkowski P.G. Photoinhibition of photosynthesis in nature // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1994. V. 45. P. 633-662.

281. Lu Y., Rausher M.D. Evolutionary rate variation in anthocyanin pathway genes // Mol. Biol. Evol. 2003. V. 20. P. 1844-1853.

282. Lundqvist U., Franckowiak J.D., Konishi T. New andrevised descriptions of barley genes // Barley Genet. Nevvsl. 1996. V. 26. P. 22-43.

283. Ma X.F., Wanous M.K., Houchins K., Rodriguez-Milla M.A., Goicoechea P.G., Wang Z., Xie M., Gustafson J.P. Molecular linkage mapping in rye (Secale cereale L.) // Theor. Appl. Genet. 2001. V. 102. P. 517-523.

284. Ma X.F., Gustafson J.P. Allopolyploidization-accommodated genomic sequence changes in triticale // Ann. Bot. (Lond.). 2008. V. 101. P. 825-832.

285. Madlung A., Masuelli R.W., Watson B., Reynolds S.H., Davison J., Comai L. Remodeling of DNA methylation and phenotypic and transcriptional changes in synthetic Arabidopsis allotetraploids // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 733-746.

286. Malinowski E. Les hybrids du froment // Bull. Intern. Acad. Sei. Cracovie. 1914. Y. 3. P. 410450.

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

288. Malyshev S.V., Kartei N.A., Voylokov A.V., Korzun V., Börner A. Comparative analysis of QTLs affecting agronomical traits in rye and wheat // EWAC Newsl. 2003. V. 12. P. 120-122.

289. Maniatis T., Fritsch E. F., Sambrook J. Molecular cloning. A laboratory manual.USA. N.Y.: Gold Spring Harb. Lab., 1982. 362 p.

290. Martens S., Forkmann G. Cloning and expression of flavone synthase II from Gerbera hybrids. Plant J. 1999. V. 20. P. 611-618.

291. Martin C., Prescott A., Mackay S., Bartlett J., Vrijlandt E. Control of anthocyanin biosynthesis in flowers of Antirrhinum majus II Plant J. 1991. V. 1. P. 37-49.

292. Masterson J. Stomatal size in fossil plants: evidence for polyploidy in majority of angiosperms // Science 1994. V. 264. P. 421-424.

293. Matsumura S. Linkage studies in wheat, II. P-linkage and the manifold effects of P gene // Jap. J. Genet. 1950. V. 25. P. 111-118.

294. Maystrenko O.I., Laikova L.I. Chromosomal localization and linkage relationship of the Panl and Pc2 genes controlling anthocyanin pigmentation of the anthers and culm in common wheat // EWAC Newsl. 1995. V. 9. P. 120-122.

295. McClintock B. Controlling elements and the gene // Cold-Spring Harbor Symp Quant. Biol. 1956. V.21.P.197-216.

296. McFadden E.S., Sears E.R. The genome approach in radical wheat breeding // J. Amer. Soc. Agron. 1947. V. 39. P. 1011-1026.

297. Mcintosh R.A., Backer E.P. Inheritance of purple pericarp in wheat // Proc. Linnean Soc. 1967. V. 92. P. 204:208.

298. Mcintosh R.A., Hart C.E., Devos K.M., Gale M.D., Rogers W.J. Catalogue of gene symbols for wheat // Proc. IX intern, wheat genet, symp. V. 5. Saskatoon, 1998. 235 p.

299. McIntosh S., Watson .L, Bundock P., Crawford A., White J., Cordeiro G., Barbary D., Rooke L., Henry R. SAGE of the developing wheat caryopsis // Plant Biotech. J. 2007. V. 5. P. 69-83.

300. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers J., Morris C., Somers D.J., Appels R., Devos K.M. Catalogue of gene symbols for wheat. 2008. http://www.grs.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/.

301. McKown R., Kuroki G., Warren G. Cold responses of Arabidopsis mutants impaired in freezing tolerance // J. Exp. Bot. 1996. V. 47. P. 1919-1925.

302. Mehdy M.C., Lamb CJ. Chalcone isomerase cDNA cloning and mRNA induction by fungal elicitor, wounding and infection// EMBO J. 1987. V. 6. P. 1527-1533.

303. Meldgaard M. Expression of chalcone synthase, dihydroflavonol reductase, and flavanone-3-hydroxylase in mutants of barley deficient in anthocyanin and proanthocyanidin biosynthesis // Theor. Appl. Genet. 1992. V. 83. P. 695-706.

304. Melz G., Thiele V. Chromosome locations of genes controlling 'purple leaf base' in rye and wheat//Euphytica. 1990. V. 49. P. 155-159.

305. Metzger R.J., Silbaugh B.A. Location of genes for seed coat color in hexaploid wheat Triticum aestivum L. // Crop Sei. 1970. V. 10. P. 495-496.

306. Middleton E. Jr, Faden H., Drzewiecki G., Perrissoud D. Correlation of antiviral and histamine release-inhibitory activity of several synthetic flavonoids // Prog. Clin. Biol. Res. 1986. V. 213. P. 541-544.

307. Middleton E. Jr., Kandaswami C., Theoharides T.C. The effects of plant flavonoids on mammalian cells: Implications for inflammation, heart disease, and cancer // Pharmac. Rev. 2000. V. 52. P. 673-751.

308. Miftahudin, Ross K., Ma X.F., Mahmoud A.A.y Layton J., Milla M.A., Chikmawati" T., Ramalingam J., Feril O., Pathan M.S., Momirovic G.S., Kim S., Chema K., Fang P., Haule L.,

309. Miller T.E. The homoeologous relationship between the chromosomes of rye and wheat. Current status // Can. J. Genet. Cytol. 1984. V. 26. P. 578-589.

310. Miyamoto T., Everson E.H. Biochemical and physiological studies of wheat seed pigmentation // Agron. J. 1958. V. 50. P. 733-734.

311. Miyamoto T., Tolbert N.E., Everson E.H. Germination inhibitors related to dormancy in wheat seeds // Plant Physiol. 1961. V. 36. P. 739-746.

312. Mizutani M., Ward E., DiMaio J., Ohta D., Ryals J., Sato R. Molecular cloning and sequencing of a cDNA encoding mung bean cytochrome P4fj0(P450C4H) possessing cinnamate 4' hydroxylase activity//Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. V. 190. P. 875-880.

313. Mizutani M., Ohta D., Sato R. Isolation of a cDNA and a genomic clone encoding cinnamate 4-hydroxylase from Arabidopsis and its expression manner in planta // Plant Physiol. 1997. V. 113. P.755-763.

314. Mohamed A.A., Aly A.A. Alterations of some secondary metabolites and enzymes activity by using exogenous antioxidant compound in onion plants grown under seawater salt stress // Amer.-Eurasian J. Sci. Res. 2008. V. 3. P. 139-146.

315. Mol J., Grotewold E., Koes R. How genes paint flowers and seeds // Trends Plant Sci. 1998. V. 3. P. 212-217.

316. Moody D.E. Genomics techniques: An overview of methods for the study of gene expression // J. Anim. Sci. 2001. V. 79. P. 128-135.

317. Morgounov A., Zykin V.A., Sereda G.A., Urazaliev R. A. Siberian and North Kazakhstan wheat pool // Bonjean A.P., Angus W.J. (Eds.) The world wheat book. A history of wheat breeding. Lond.-Paris-N.Y.: Lavoisier publishing, 2001. P. 755-772.

318. Morimoto R., Kosugi T., Nakamura C., Takumi S. Intragenic diversity and functional conservation of the three homoeologous loci of the KNl-type homeobox gene Wknoxl in common wheat // Plant Mol. Biol. 2005. V. 57. P. 907-924.

319. Nagata T., Todoriki S., Masumizu T., Suda I., Furuta S., Du Z., Kikuchi S. Levels of active oxygen species are controlled by ascorbic acid and anthocyanin in Arabidopsis II J. Agric. Food. Chem. 2003. V. 51. P. 2992-2999.

320. Nagata T., Yamada H., Du Z., Todoriki S., Kikuchi S. Microarray analysis of genes that respond to gamma-irradiation in Arabidopsis II J. Agric. Food. Chem. 2005. V. 53. P. 10221030.

321. Napoli C., Lemieux C., Jorgensen R. Introduction of a chimeric chalcone synthase gene into petunia results in reversible co-suppression of homologous genes in trans // Plant Cell. 1990. V. 2. P. 279-289.

322. Nelson J.C., Sorrels M.E., van Deynze A.E., Lu Y.H., Atkinson M., Bernard M., Leroy P., Fans J.D., Anderson J.A. Molecular mapping of wheat. P. Major genes and rearrangements in homoeologous groups 4, 5, and 7 // Genetics. 1995(a). V. 141. P. 721-731.

323. Nelson J.C., van Deynze A.E., Autrique E., Sorrells M.E., Lu Y.H., Merlino M., Atkinson M., Leroy P. Molecular mapping of wheat. Homoeologous group 2 // Genome 1995(6). V. 38. P. 516-524.

324. Nelson J.C., van Deynze A.E., Autrique E., Sorrells M.E., Lu Y.H., Negre S., Bernard M., Leroy P. Molecular mapping of wheat. Homoeologous group 3 // Genome. 1995(b). V. 38. P. 525-533.

325. Nelson J.C., Singh R.P., Autrique J.E., Sorrells M.E. Mapping genes conferring and suppressing leaf rust resistance in wheat // Crop Sci. 1997. V. 37. P. 1928-1935.

326. Nemat-Alla M.M., Younis M.E. Herbicide effects on phenolic metabolism in maize (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L.) seedlings // J. Exp. Bot. 1995. V. 46. P. 1731-1736.

327. Nesi N., Debeaujon I., Jond C., Pelletier G., Caboche M., Lepiniec L. The TT8 gene encodes a basic helix-Iopp-helix domain protein required for expression of DFR and BAN genes in Arabidopsis siliques II Plant Cell. 2000. V. 12. P. 1863-1878.

328. Nesi N., Jond C., Debeaujon I., Caboche M., Lepiniec L. The Arabidopsis TT2 gene encodes an R2R3 MYB domain protein that acts as a key determinant for proanthocyanidin accumulation in developing seed //'Plant Cell. 2001. V. 13. P. 2099-2114.

329. Nilsson-Ehle H. Kreuzungsversuchungen an Hafer und Weizen // Lands. Univ. Aersskrift N.F. Afd. 2 (2), 1909.122 p.

330. Nilson-Ehle H. Zur Kenntnis der mit der keimungsphysiologie des weizens in zusammenhang stehenden inneren faktoren // Z. Pflanzenziict. 1914. V. 2. P. 153-187.

331. Nomura T., Ishihara A., Yanagita R.C., Endo T.R., Iwamura H. Three genomes differentially contribute to the biosynthesis of benzoxazinones in hexaploid wheat // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005. V. 102. P. 16490-16495.

332. Paran I., Michelmore R.W. Development of reliable PCR-based markers linked to downy mildew resistance genes in lettuce // Theor. Appl. Genet. 1993. V. 85. P. 985-993.

333. Payne P.I., Holt L.M., Johnson R., Snape J.W. Linkage mapping of four gene loci Glu-Bl, Gli-B1, Rgl, and YrlO on chromosome IB of bread wheat // Genet. Agrar. 1986. V. 40. P. 231-242.

334. Peer W.A., Murphy A.S. Flavonoids as signal molecules // Grotewold P.E. (Ed.) The science of flavonoids. N.Y.: Springer, 2008. P. 239-268.

335. Peitsch M.C. Protein modeling by E-mail // Biotechnology. 1995. V. 13. P. 658-660.

336. Pelletier M.K., Shirley B.W. Analysis of flavanone 3-hydroxylase in Arabidopsis seedlings. Coordinate regulation with chalcone synthase and chalcone isomerase // Plant Physiol. 1996. V. 111. P. 339-345.

337. Peluso M.R. Flavanoids attenuate cardiovascular disease, inhibit phosphodiesterase, and modulate lipid homeostasis in adipose tissue and liver // Exp. Biol. Med. 2006. V. 231. P. 1287-1299.

338. Peng J., Wang H., Haley S.D., Peairs F.B., Lapitan N.L.V. Molecular mapping of the Russian wheat aphid resistance gene Dn2414 in wheat // Crop Sci. 2007. V. 47. P. 2418-2429

339. Penner G.A. RAPD analysis of plant genomes // Jauhar P.P. (Ed.) Methods of genome analysis in plants. N.Y.-Lond.-Tokyo: CRC Press, 1996. P. 251-270.41 l.Percival J. The wheat plant a monograph. London: Duckworth and Co,1921. 463 p.

340. Pestsova, E.G., Goncharov, N.P., Salina, E.A. Elimination of a tandem repeat of telomeric heterochromatin during the evolution of wheat // Theor. Appl. Genet. 1998. V. 97. P. 13801386.

341. Pestsova E., Ganal M.W., Roder M.S. Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat II Genome. 2000. V. 43. P. 689-697.

342. Pestsova E.G., Roder M.S., Borner A. Development and QTL assessment of Triticum aestivum-Aegilops tauschii introgression lines I I Theor. Appl. Genet. 2006. V. 112. P. 634-647.

343. Philipp U., Wehling P., Wricke G. A linkage map of rye II Theor. Appl. Genet. 1994. V. 88. P. 243-248.

344. Piech J., Evans L.E. Monosomic analysis of purple grain colour in hexaploid wheat // J. Pflanzenzucht. 1979. V. 82. P. 212-217.

345. Plaschke J., Ganal M.W., Roder M.S. Detection of genetic diversity in closely related bread wheat using microsatellite-markers // Theor. Appl. Genet. 1995(a). V. 191. P. 1001-1007.

346. Plaschke J., Korzun V., Koebner R.M.D., Borner A. Mapping the G A3-insensitive dwarfing gene ctl on chromosome 7 in rye // Plant Breed. 1995(6). V. 114. P. 113-116.

347. Plaza B.M., Jimenez S., Segura M.L., Contreras J.I., Lao M.T. Physiological stress caused by salinity in cordyline fruticosa and its indicators // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2009. V. 40. P. 473-484.

348. Pontius J.U., Wagner L., Schuler G.D. UniGene: a unified view of the transcriptome // The NCBI Handbook, Bethesda (MD), National Center for Biotechnology Information, 2003. P. 112.

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

350. Pumphrey M., Bai J., Laudencia-Chingcuanco D., Anderson O., Gill B.S. Nonadditive expression of homoeologous genes is established upon polyploidization in hexaploid wheat // Genetics. 2009. V. 181. P. 1147-1157.

351. Purugganan M.D. The molecular evolution of development II BioEssays. 1998. V. 20. P. 700711.

352. Qi X., Stam P., Lindhout P. Comparison and integration of four barley genetic maps // Genome. 1996. V. 39. P. 379-394.

353. Qi X., Stam P., Lindhout P. Use of locus-specific AFLP markers to construct a high density-molecular map in barley // Theor. Appl. Genet. 1998. V. 96. P. 376-384.

354. Quattrocchio F., Wing J.F., Leppen H.T.C., Mol J.N.M., Koes R.E. Regulatory genes controlling anthocyanin pigmentation are functionally conserved among plant species and have distinct sets of target genes // Plant Cell. 1993. V. 5. P. 1497-1512.

355. Quattrocchio F., Wing J.F., van der Woude K., Mol J.N., Koes R. Analysis of bHLH and MYB domain proteins: species-specific regulatory differences are caused by divergent evolution of target anthocyanin genes II Plant J. 1998. V. 13. P. 475-488.

356. Quattrocchio F., Baudry A., Lepiniec L., Grotewold E. The regulation of flavonoid biosynthesis // Grotewold P.E. (Ed.) The science of flavonoids. N.Y.: Springer, 2008. P. 97122.

357. Quisenberry K.S. Inheritance of winterhardiness, growth habit and stem rust reaction in crosses between minhardi winter and H-44 spring wheats // Tech. Bull. U.S.D.A. 1931. V. 218. P. 1- ' 45.

358. Rapp R.A., Udall J.A., Wendel J.F. Genomic expression dominance in allopolyploids // BMC Biol. 2009. V. 7. P. 18.

359. Rausher M.D., Miller, R.E., Tiffin P. Patterns of evolutionary rate variation among genes of the anthocyanin biosynthetic pathway // Mol. Biol. Evol. 1999. V. 16. P. 266-274.

360. Rausher M.D. The evolution of flavonoids and their genes // Grotewold P.E. (Ed.) The science of flavonoids. N.Y.: Springer, 2008. P. 175-211.

361. Reeder R.H. Mechanisms of nucleolar dominance in animals ,and plants // J. Cell Biol. 1985. V. 101. P. 2013-2016.

362. Röder M.S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.-H., Leroy P., Ganal M.W. A microsatellite map of wheat // Genetics. 1998(a). V. 149. P. 2007-2023.

363. Röder M.S., Koraun V., Gill B.S., Ganal M.W. The physical mapping of microsatellite markers in wheat II Genome. 1998(6). V. 41. P. 278-283.

364. Röder M.S., Huang X.Q., Börner A. Fine mapping of the region on wheat chromosome 7D controlling grain weight// Funct. Integr. Genomics. 2008. V. 8. P. 79-86.

365. Rowland G.G., Kerber E.R. Telocentric mapping in hexaploid wheat of genes for leaf rust resistance and other characters derived from Aegilops squarrosa II Can. J. Genet. Cytol. 1974. V. 16. P. 137-144.

366. Ryan K.G, Markham K.R, Bloor S.J, Bradley J.M, Mitchell K.A, Jordan B.R. UVB radiation induced increase in quercetin:kaempferol ratio in wild-type and transgenic lines of Petunia 11 Photochem. Photobiol. 1998. V. 68. P. 323-330.

367. Ryan K.G., Swinny E.E., Markham K.R., Winefield C. Flavonoid gene expression and UV photoprotection in transgenic and mutant Petunia leaves // Phytochemistry. 2002. V. 59. P. 2332.

368. Rychlik W., Rhoads R.E. A computer program for choosing optimal oligonucleotides for filter hybridization, sequencing and in vitro amplification of DNA // Nucl. Acids Res. 1989. V. 17. P. 8543-8551.

369. Ryskov A.P., Jincharadze A.G., Prosnyak M.I., Ivanov P.L., Limborska S.A. M13 phage DNA as a universal marker for DNA fingerprinting of animals, plants and microorganisms // FEBS Lett. 1988. V. 233. P. 388-392.

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

371. Salina E.A., Numerova O.M., Ozkan H., Feldman M. Alterations in subtelomeric tandem repeats during early stages of allopolyploidy in wheat // Genome. 2004. V. 47. P. 860-867.

372. Salina E.A., Leonova I.N., Efremova T.T., Röder M.S. Wheat genome structure: translocations during the course of polyploidization // Funct. Integr. Genomics. 2006. V. 6. P. 71-80.

373. Sargent T. D., Dawid I.B. Differential gene expression in the gastrula of Xenopus laevis II

374. Arabidopsis II J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 23735-23740. 456.Savolainen V., Chase M.W. A decade of progress in plant molecular phylogenetics // Trends

375. Sears E.R. The aneuploids of common wheat // Univ. Mo. Agr. Sta. Res. Bui. 1954. V. 572. P. 1-59.

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

377. Shankar R., Jurka J. COMPET: LTR retroposon from Medicago truncatula II Repbase Rep. 2006. V. 6. P. 559.

378. Sharman B.C. Purple pericarp: a monofactorial dominant gene in tetraploid wheats // Nature. 1958. V. 181. P. 929.

379. Schlegel R., Korzun V. Genes, markers and linkage data of rye (Secale cereale L.), 6th uptaded inventory, V. 11:10, 2010. http://www.dessica.de/Rye gene map.

380. Shukla R., Barve V., Padhye S., Bhonde R. Reduction of oxidative stress induced vanadium toxicity by complexing with a flavonoid, quercetin: a pragmatic therapeutic approach for diabetes // BioMetals 2006. V. 19. P. 685-693.

381. Sikka S.M., Jain K.B.L., Parmer K.S. Inheritance of some morphological characters in intervarietal crosses of Triticum aestivum L. // J. Indian Bot. Soc. 1961. V. 40. P. 217-233.

382. Simon M.R., Khlestkina E.K., Castillo N.S., Borner A. Mapping quantitative resistance to septoria tritici blotch in spelt wheat // Eur. J. Plant Pathol. 2010. V. 128. P. 317-324.

383. Singh K.B., Malhotra R.S., Saxena M.C. Additional sources of tolerance to cold in cultivated and wild Cicer species // Crop Sci. 1995. V. 35. P. 1491-1497.

384. Solecka D., Kacperska A. Phenylpropanoid deficiency affects the course of plant acclimation to cold // Physiol. Plant. 2003. V. 119. P. 253-262.

385. Somers D.J., Kirkpatrick R., Moniwa M., Walsh A. Mining single-nucleotide polymorphisms from hexaploid wheat ESTs // Genome. 2003. V. 49. P. 431-437.

386. Somers D.J., Isaac P., Edwards K. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. V. 109. P. 1105-1114.

387. Song K.M., Lu P., Tang K.L., Osborn T.C. Rapid genome changes in synthetic polyploids of Brassica and its implications for polyploidy evolution // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995. V. 92. P. 7719-7723.

388. Song Q.J., Shi J.R., Singh S., Fickus E.W., Costa J.M., Lewis J., Gill B.S., Ward R., Cregan P.B. Development and mapping of microsatellite (SSR) markers in wheat //. Theor. Appl. Genet. 2005. V. 110. P. 550-560.

389. Sparvoli F., Martin C., Scienza A., Gavazzi G., Tonelli C. Cloning and molecular analysis of structural genes involved in flavonoid and stilbene biosynthesis in grape (Vitis vinifera L.) // Plant Mol. Biol. 1994. V. 24. P. 743-755.

390. Spielmeyer W., Sharp P.J., Lagudah E.S. Identification and validation of markers linked to broad-spectrum stem rust resistance gene Sr2 in wheat (Triticum aestivum L.) // Crop Sci. 2003. V. 43. P. 333-346.

391. Spillman W.J. Quantitative studies on the transmission of parental characters to hybrid offspring// U.S.D.A. Off. Exp. Sta. Bui. 1902. V. 115. P. 88-89.

392. Stafford H.A. Teosinte to maize some aspects of missing biochemical and physiological data concerning regulation of flavonoid pathways // Phytochem. 1998. V. 49. P. 285-293.

393. Stam M., Scheid O.M. Paramutation: an encounter leaving a lasting impression // Trends in Plant Sci. 2005.10. P. 283-290.

394. Steyn W.J., Wand S.J.E., Holcroft D.M., Jacobs G. Anthocyanins in vegetative tissues: a proposed unified function in photoprotection // New Phytol. 2002. V. 155. P. 349-361.

395. Stephenson P., Bryan G., Kirby J., Collins A.„ Devos K., Busso C.,. Gale M. Fifty new microsatellite loci for the wheat gentic map // Theor. Appl. Genet. 1998. V. 97. P. 946-949.

396. Sutka J. The association of genes for purple coleoptile with chromosomes of the wheat variety Mironovskaya 808 // Euphytica. 1977. V. 26. P. 475-479.

397. Suzuki T., Honda Y., Mukasa Y. Effects of UV-B radiation, cold and desiccation stress on rutin concentration and rutin glucosidase activity in tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) leaves // Plant Sei. 2005. V. 168. P. 1303-1307.

398. Tahir C.M., Tsunewaki K. Monosomie analysis of Triticum spelta var. duhamelianum, a fertility-restorer for T. timopheevi cytoplasm // Jap. J. Genet. 1969. V. 44. P. 1-9.

399. Talbert L.E., Blake N.K., Chee P.W., Blake T.K., Magyar G.M. Evaluation of sequence-tagged-site PCR products as molecular markers in wheat // Theor. Appl. Genet. 1994. V. 187. P. 789-794.

400. Tanner G.J., Francki K.T., Abrahams S., Watson J.M., Larkin P., Ashton A.R. Proanthocyanidin biosynthesis in plants. Purification of legume leucoanthocyanidin reductase and molecular cloning of its cDNA // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 31647-31656.

401. Tautz D., Renz M. Simple sequences are ubiquitous repetitive components of eukaryotic genomes //Nucl. Acids Res. 1984. V. 12. P. 4127-4138.

402. Taylor L.P., Briggs W.R. Genetic regulation and photocontrol of anthocyanin accumulation in maize seedlings // Plant Cell. 1990. V. 2. P. 115-127.

403. Teutonico R.A., Dudley M.W., Orr J.D., Lynn D.G., Binns A.N. Activity and accumulation of cell division-promoting phenolics in tobacco tissue cultures // Plant Physiol. 1991. Y. 97. P. 288-297.

404. Tolra R., Barcelo J., Poschenrieder C. Constitutive and aluminium-induced patterns of phenolic compounds in two maize varieties differing in aluminium tolerance // J. Inorg. Biochem. 2009. Y. 103. P. 1486-1490.

405. Treutter D. Significance of flavonoids in plant resistance: a review // Environ. Chem. Let. 2006. V. 4. P. 147-157.

406. TriMEDB. Triticeae Mapped EST DataBase. 2007. http://trimedb.psc.riken.jp/cgi-bin/cmap/speciesinfo?speciesacc=5.

407. Tschermak,E. Ueber Züchtung neuer Getreiderassen mittelst künstlicher Kreuzung // Zeitschr. Landw. Versuch. Oesterreich. 1901. V. 4. P. 1029-1060.

408. Velculescu V.E., Zhang L., Zhou W., Vogelstein J., Basrai M.A., Bassett J., Douglas E., Hieter P., Yogelstein B., Kinzler K.W. Characterisation of the yeast transcriptome // Cell. 1997. V. 88. P. 243-251.

409. Yenisse J.S., Malnoy M., Faize M., Paulin J.P., Brisset M.N. Modulation of defense responses of Malus spp. during compatible and incompatible interactions with Erwinia amylovora II Mol. Plant Microbe Interact. 2002. V. 15. P. 1204-1212.

410. Yos P., Hogers R., Reijans M., van de Lee T., Homes M., Friters A., Pot J., Peleman J., Kupier M., Zabeau M. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting // Nucl. Acids Res. 1995. V. 23. P. 4407-4414.

411. Vyhnanek T., Nevrtalova E., Slezakova K. Detection of the genetic variability of triticale using wheat and Rye SSR markers // Cereal Res. Commun. 2009. V. 37. P. 23-29.

412. Wahid A., Ghazanfar A. Possible involvement of some secondary metabolites in salt tolerance of sugarcane // J. Plant Physiol. 2006. V. 163. P. 723-730.

413. Walia H., Wilson C., Zeng L., Ismail A.M., Condamine P., Close T.J. Genome-wide transcriptional analysis of salinity stressed japonica and indica rice genotypes during panicle initiation stage // Plant Mol. Biol. 2007. V. 63. P. 609-623.

414. Wan Y., Poole R.L., Huttly A.K., Toscano-Underwood C., Feeney K., Welham S., Gooding M.J., Mills C., Edwards K.J., Shewry P.R., Mitchell R.A. Transcriptome analysis of grain development in hexaploid wheat // BMC Genomics. 2008. V. 9. P. 121.

415. Wang C., Shu Q. 2007. Fine Mapping and candidate gene analysis of purple pericarp gene Pb in rice (Oryza sativa L.) // Chinese Sci. Bull. V. 52. P. 3097-3104.

416. Wang H.-J., Huang X.Q., Roder M.S., Borner A. Genetic mapping of loci determining long glumes in the genus Triticum II Euphytica. 2002. V. 123. P. 287-293.

417. Wang J., Tian L., Lee H.S., Wei N.E., Jiang H., Watson B., Madlung A., Osborn T.C., Doerge R.W., Comai L., Chen Z.J. Genomewide nonadditive gene regulation in Arabidopsis allotetraploids // Genetics. 2006. V. 172. P. 507-517. '

418. Watanabe N. Near-isogenic lines of durum wheat: their development and plant characteristics // Euphytica. 1994. V. 72. P. 143-147.

419. Watkinson J.I., Sioson.A.A., Vasquez-Robinet C., Shukla M,-Kumar D, Ellis M, Heath LS, Ramakrishnan N, Chevone B, Watson LT, van Zyl L, Egertsdotter U, Sederoff RR, Grene R.

420. Photosynthetic acclimation is reflected in specific patterns of gene expression in drought- -stressed loblolly pine // Plant Physiol. 2003. V. 133. P. 1702-1716.

421. Welsh J., Chada K., Dalai S;S., Cheng R., Ralph D., McClelland M. Arbitrarily primed PCR fingerprinting of RNA //Nucl. Acids Res. 1992. V. 20. P. 4965-4970.

422. Wendel J.F. Genome evolution of polyploids // Plant Mol. Biol. 2000. V. 42. P. 225-249.

423. Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V. DNA polymorphisms amplified by arbitary primers are useful as genetic markers // Nucl. Acids Res. 1990. V. 18. P. 6531-6535.

424. Winkel-Shirley B. It takes garden. How work on diverse plant species has contributed to an understanding of flavonoid metabolism // Plant Physiol. 2001(a). V. 127. P.1399-1404.

425. Winkel-Shirley B. Flavonoid biosynthesis. A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology and biotechnology // Plant Physiol. 2001(6). V. 126. P.485-493.

426. Winkel-Shirley B. Biosynthesis of flavonoids and effects of stress // Cur. Op. Plant Biol. 2002. V. 5. P. 218-223.

427. Winkel B.S.J. The biosynthesis of flavonoids // Grotewold P.E. (Ed.) The science of flavonoids. N.Y.: Springer, 2008. P. 71-95.

428. Wolfe K.H. Yesterday's polyploidization and the mistery of diploidization // Nat. Rev. Genet. 2001. V. 2. P. 233-241.

429. Worland A.J., Law C.N., Hollins T.W., Koebner R.M.D., Giura A. Location of a gene for resistance to eyespot (Pseudocercosporella herpotrichoides) on chromosome 7D of bread wheat//Plant Breed. 1988. V. 101. P. 43-51.

430. Worzella W.W. Research in soft red winter wheat // Purdue Univ. Agr. Exp. Sta. Ann. Rpt. 1937. V. 50. P. 26.

431. Worzella W.W. Inheritance and inter-relationship of components of quality, cold resistance and morphological characters in wheat hybrids // J. Agric. Res. 1942. V. 65. P. 501-522.

432. Xie D.X., Devos K.M., Moore G., Gale M.D. RFLP-based genetic maps of homoeologous group 5 chromosomes of bread wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 1993. V; 87. P. 70-74.

433. Yan L., Fu D., Li C., Blechl A., Tranquilli G., Bonafede M., Sanchez A., Valarik M., Yasuda S., Dubcovsky J. The wheat and barley vernalization gene VRN3 is an orthologue of FT // PNAS. 2006. V. 103. P. 19581-19586.

434. Zabala G., Vodkin L.O. The wp mutation of Glycine max carries a gene-fragment-rich transposon of the CACTA superfamily II Plant Cell. 2005. V. 17. P. 2619-2632.

435. Zakhleniuk O.V., Raines C.A., Lloyd J.C. pho3: a phosphorus-deficient mutant of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. // Planta. 2001. V. 212. P. 529-534.

436. Zeller F.J., Koller O.L. Identification of 4A/7R and 7B/4R wheat-rye chromosome translocation // Theor. Appl. Genet. 1981. V. 59. P. 33-37.

437. Zeven A.C. The colour of the coleoptile of wheat: a review and geographical distribution of the purple coleoptile of Triticum aestivum II Euphytica. 1973. V. 22. P. 471-478.

438. Zeven A.C. The character brown ear of bread wheat: a review // Euphytica 1983. V. 32. P. 299310.

439. Zeven A.C. The genetics of auricle colour of wheat (Triticum aestivum L.) — a review // Euphytica. 1985. V. 34. P. 233-236.

440. Zeven A.C. Wheats with purple and blue grains: a review // Euphytica 1991. V. 56. P. 243-258.

441. Zhang L., Li H.-Q., Wang X.-J. Anthurium andraeanum anthocyanin synthase (ANS) gene. Genbank, 2006. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?cmd=Retrieve&db=nucleotide& dopt=GenBank&RID=E2F2VVHM01N&log%24=nucltop&blastrank=2&listuids=l 1818364 5.

442. Zhang W., Chao S., Manthey F., Chicaiza O., Brevis J.C., Echenique J., Dubcovsky J. QTL analysis of pasta quality using a composite microsatellite and SNP map of durum wheat // Theor. Appl. Genet. 2008. V. 117. P. 1361-1377.

443. Zhu Q.L., Li M.Y., Guo T.Y. Solenostemon scutellarioides anthocyanidin synthase genes. Genbank,2007. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?cmd=Retrieve&db=nucIeotide&dopt =GenBank&RID=E2NGTSG1014&log%24=nucltop&blastrank=l&listuids=145306628.

444. Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics. 1994. V. 20. P. 176-183.