Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Создание и генетическое маркирование линий пшеницы с хромосомами трех видов эгилопса

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Создание и генетическое маркирование линий пшеницы с хромосомами трех видов эгилопса"

• . п

НАД I СКАЛЬПА АОДЕШК КАУК УКРА1НЙ 1НСТКТУТ КЛ1ТИНН01 БЮЛСГП ТА ГЕНЕТИЧН01 1НШЕНЕРП'

631.527.5:575.222.73+631.523:575.116.4 На правах рукопису

АНТОНШ Максим Зинсшйоеич

СТВОРЕННЯ ТА ГЕНЕТИЧНЕ МАРКЕРУВАННЯ Л1Н1Й ПШЕНИЦ! 3 ХРОМОСОМАМИ

ТРЬОХ ВВД1В ЕГ1ЛОПСУ

03.00.15 - Генетика

Автореферат дисертацП на адоОуття наукового ступекя кандидата бюлопчних наук

КИ1В - 1995

Роботу виконано у В1дд1л1 БЮтехнологИ та генетики 1нституту агроекологП та бхотехнологП УААН

Науковии кер!вник: доктор схдьоькогосподарських наук академй: Сов:нов 0.0.

0ф1щйк1 опоненги: доктор б1олоПчни>: наук професор Храпуноь С.М.

Провадна орган 1 зал!я - Селеюцйно-генетичний анститут УААН,

м. Одеса

Л.01.19.01 в 1нстктута кптинно: б1слогп та генетично!. 1нженерП НА.Ч Украшк ва адресою: 252143, Ки1в-143. бул. йа-болотного,148

3 дисертац1ею можна ознакомится е СлбдЮтец: 1нституту кл1тинно1 01олог11 та генетичшЯ хнженерП НАН Украхни

Автореферат розЮдано"^" М^^^^ЭЭар.

кандидат б1аюг1чних каук Колючий В. Т.

Вчений секрета? спец1ал1говано1 ради кандидат С1олог1чних

Актуальна ста теми. Сучасну селекШю м'яко! птенш! ве аадо-эльняе запас ген1в II гласного генофонду. Най01льве це госуеться ген1в. по контролюютъ ст1йк1сть до патоген!в та високу с!сть б1лка, Оез яких нешышво реал1эувати повною м!рою ту дсоку продуктивн1сть на яку 8датн1 11 сорта. Разом з цим, багато ш1в з п1дтри0и ТгИШпае мають гени, шо контролпоть ст1йкЮть 5 хвор1б та шк1дник1в, температуряих ушкоджевь, 01дност1 >унт1в, чи вир1зняються високим вмЮтком С1лка в эерн1, 3 так! ;ни сажано передати м'як1й пшениШ.

Використання якостей 1ниих вшив для покращеняя м'яко! шпени мажливе завдяки розроОц! та розвитку цитогенетичних ме?од!в, > дае можлив1сть включати до геному «'яко5 пшениШ чужинн! гено-I, хромосоми та сегменти хромосом, вменшуючи, послйовно, об'ем жинного матер1алу 1 створюючи форми. придатн! для використання -адшийною селекшею; вже зараз аснуе немало сорт!!, с?1 йк1гть

грибкових захворювань у яких передана Ыд жита, лигою та 1допсу.

Одним 1з напрямк1в таких роб!т £ створенн?. гексашкпдних т>-мно - замИцених форм, субгеноми А та В яких с т^рг-та^понектом ВБ и'якоЗ пшениц! сорту Аврора, а 11 сусгеном 0 намине гено-Ш1 диплоидного виду еПлопсу: ии в1д Аес^оР? тЬеГгЛаи. у лати, 55 Ыд Ае вреИо1ае5 у Авродесу, 3251 з!д в'пггспепвгв у эозису (Жиров. Терновская, 1984). На основ! аих Ферм мзкна гржувати 42-хромосомн1 л1н1: м'яко) пшениШ, ио мапт^ чис.*енн1 Лщення шеничних хромосом хромосомами еПлопав, тр. лан?! г шслокаШями, лередаочи, отже ряд корисни>: огнач ег;лопс:ь до ?нкШ разом б м!н1мальним вм!сток " диких" у пшеничному

юмов1. Дей метод, ко Д1став назву " змипуваяня гекомхв", поряд >ядом переваг мае одну особлив1стъ: е необидна гцентиаисиля

гомеолог!чяо1 груш, до я ко! належит хромосома еПлопсу, до 8эд1сздоа шеничву. Використання г Ше» метою метод1в 01ох1м1чно1 тенетики грунтуеться на внанн! хромосомного контролю в!дпов1дних б1лк1в-маркер1в у пшениШ та II дикорослих родич1в 1 феноменов! гомеологП 1х хромосом. Б1ох!м!чн! маркери даоть вмогу виявлення певну хромосому з усього геному, та, використовуючи принцип гомеологП. судити про хромосомну локал1зад1ю ген!в у родич1в пшениц!.

Мета 1 завдання досд!дженъ: Створити чукинно-зам1шен1 та чу-жинно-транслокован! л1нп пшениц!, то вкдючають до складу свого геному в!д одно! до дек1лькох пар хромосом трьох вшив епяопсу та транслокацП певвих д1лянок чужинних хромосом на хромосоми пшениц!. Для досягження ц1е! мети потрЮно оуло вирашкти так! гавдання:

1. Використовуючк метод електрофорезу Салюь зерна, встановл-ти, як! з них можуть сути використак!мк як маркери, як визначали б надежнасть окремих хромосом Ае^Иор? шюе11и1а:.а, Ае. £ре1г,о1ае£, Ае. гПагопепз!^ до певнкх гомеологзчних грув.

2. За доломогою знайдених 0Юх1м1чни>: марке?1в вквчитк роема'! ття гексап.ло')дни.х лшй пшенкш, тс Оеруть початок в1£ схреау-вання сорту Аврора з геномно- замшенимк формами Авролата. АЕро-дес, Аврозис для виявлення нос11е хромосом ( плечей хромосом, транслокованих д!лянок) ег!лопсу.

3. Вивчктк мейотичну конф1гурац1к! хромосом в М1 у гчорицр в!д схрещування виявлених носПь чужинногс генеткчксго материалу з сортом Аврора для установления структурно! сргачазацП ( шла хромосома, плече, сегмент) чужинногс хроматину, ас зам:еж пше-ничний хроматин.

4. Вивчити виявлек! чуяинко- галушек: Л2нЯ пиенш: г хре-

сомами ег1лопс1в sa комплексом морфолог1чяих ознак та ст!йк1стю борошнисто! роси. Використати 01ох1м1чн1 маркери для встанов-ння генетичного контролю ознак, то вивчаються, стосовно хро-comhoI локал1задП ген1в ег1лопсу, шо 1х контролпоть. Наукова новизна роботи. 1. 1дентиф1ковано ряд 61ох1м1чних ло-:1в у вид!в ег1лопсу та вивчено хромосоиний контроль: [-IS. G11-1S1. G11-2S. G11-2S1, Glu-lS. Glu-lSl, «-Amy-Ill. Uny-lS, «-Ашу-lSl, a-Amy-2S, tf-Amy-2Sl, B-Amy-lS, B-Amy-lSl, --3U, Per-3S, Per-331, Per-4U, Per-4S, Per-4S1, Est-lU, Est-IS. -1S1, Est-3U. Est-3S, Est-SSI, Est-5U. Est-r5S; вони мають гностичне значения для 1дентиф1кац11 хромосом трьох вид!в лопсу.

2. За допомогою Салок - кодуючих ген1в та деяких морфо-1чних ознак зд1йснено генетичне маркерування наявних ziniv для влення Hociib чужинних хромосом. ]дентиф1ковано 20 лШй з иосомами Aegiiops umbellulata. 23 л1н1'1 з хромосомами Ае. Itoldes та - 14 л1н1й з хромосомами Ае. snaronensis.

3. 1дентиф1 ковано л1н! i, шо мютять дв! та три хромссоми ioncir зам1стъ гомеолог1в з геному D: лн1й s хромосомами в!д

umbeliulata - 8 та 1, Ае. speitoldes - 10 та 3, Ае. ■onenris - Ъ та 1 в1длов1дно.

4. Вперше у CBlTi одержано л1н1! г хромосомами Ае. onensis оег хромосоми 4S1 яка Б1Дома своею гаметоцидног д:ею. Практичне значения роботи: 1. Створено чужинно - замхаен:

I пшениц:, то включать дг свого геному в!д одн1е'1 до трьох эсом трьох вид1в еПлопс1в 1 е шкавиму. як для генеткчних та "енетичних досл!джень вид1в Trlticlnae, так i для практичного жстання в селекШйних програмах як донор1в агроном: чно -тоих ознак (ст1йк1 ст:- до Сороашисто) роси. п1двищений вм:ст

- 4 -

б1лка в яерн1, висока вшост1йк1сть).

2. Адаптовано методику електрофоретичного анал1зу дек1лькох ферментшх систем, то вхдр1звяеться в1д.вих1дно1 методики простотою та ун1версальн!стю, придатнЮтк для виконання великих обсяг1в роб1т. Не дозволяв використовувати цо методику для генетичних досл1джень шениШ та для скршпнгу наявних колекШй Лв1й. шо включають чужинний генетичний матер!ал, з метою п1дтримки 1х чистоти.

Положения, до виносяться на захис?: 1. 1дентиф!кованс ряд б1ох1м1чяих локус1в, як! дають мшшшсть 1дентиф1каиП генетич-ного материалу вид!в АерИорз итЬе11и2аЬа. Ае. вреПоЮев: та Ае. вЬагопепг^ в геном! пшеничних гексаплоШих л:н1й. 2. створено чужинно-зам1щен1 л1нП м'яко? шениц!, що включають до свого геному Е1д одн1е'] до трьох хромосом ег1лолса зак:сть хромосом пшеничного субгеному й. 3. Вперше в свШ створенс лШ1 з хромосомами Ае. БЬагопеп21в без хромосомн 4Б1.

Апрсоашя. матер:алм роооти допов1далксь на 1 Всерос1йеькому симпоз!ум1 " Новые методы биотехнологии растений", (Путине, тра-вень 1993), на нарад! " Молекулярно - генетичн! маркери та се-лекц1я раслик", (Ки!в, травень 1994), на м1жнародк1£ кгуково -практичней конференш: молодих вчених 1 спец:ад1ст11 " Шляхи рап1онального використання земельних ресурс1в Укра'1нк" (Чаэани, березень 1995), на 3 Всерос!йському симпог^ум! " Новые методы биотехнологии растений" Шушино, травень 1995).

Публ1каи1я. За материалами досл!дження опу5л!ковако 6 роб!т.

Структура та об'ем роооти. Дисертац!йне робота сгаадагться э вступу, 4 частик, висновк1е, викладена на стор!нкач. мае 20 малюнк1в 1 14 таблкль. Список лтератури включа? позиг!:':. з них - 1коземних аЕтор!в.

- 5 -

МАТЕР1АЛ I МЕТОЛИ ДОСЯШЕННЯ

Матер1алом слугували геномно-эам1шен! форми Авролата, Авро-зис та Авродес, геноми А та В яких являють собою тетракомповент ААВВ м'яко! пшениц! сорту Аврора, а геном д м'яко! пшениц! зам1шено на: и геном в1д Ае^Порэ umbelluiata у Авролати, 51- геном в1д Ае. БЬагопеп^Б у Аврозису та Б - геном в!д Ае. греиоайеэ у Авродесу ( Жиров, Терновская, 1984). ГексаплоКднЗ лШ1 пшеничного типу, то започаткован! в 1л схрежування геномно-зам!иених форм з сортом м'яксЗ пшениц! Аврора (одержан! е.Г. Жи-ровим та Т. К. Терновською), сорт м'якоЗ пшениц! Аврсра, зразки грьох вшив еплопсу: Ае^Иорг итЬе11и1ага, Ае. 5реНо!ае£, Ае. зпагопел5!г, чужинно- зам1шен1 та нуль теграсомн! л!н1] сорту Зайн!г Спр1н.

ЕлектроФоретичне розд:лення глитен1н!в проездили за методом 1емл1, у 12.5/": агаиламШому гел!, спаввшошення акриламхд/ Нсакрнламхд 30:1, гл!гдин1в- у ыодиф!ковакхй систем! Ъчкезиксько-т ( ЬгзесШгк!, 1989} рИ роздШючого гелх> - 3,2, !эофермеяти зльфа та 5етй ам:лаз, катодно! зерновс: лерокскдази. анодно! вер-!0е0';: естеразк анал!зували у трис-гл!цинов!й систем! рН без

сонпентруючого гелю, коняентраШя акрилам!дногс гелю - 20.1. Ълш-¡ення запасних 0!лк1в та фермент!в у гелях проводило« за ¡1дпое1дними лрописами з модиф!кац1ямк, стосовчо нашего м^*-•ер!алу та умов масового анал!зу.

Акал!? конф!гуран! 1 хромосом у К 1 мейозу проводили на гн^че-ш ацетокарм!нових препаратах пшшк!в. взятих 1з колосу перщць сортом Аврора та чужинно- замшеними л1шями, для яких оуло оказано присутк!сть чужинних б1лкових локусЗЕ.

ОШнювання лШй ка сПйкхсть до борошнистс! росл преходили

- б -

у ладьових умовах. Ступ1нъ вракеност1 виражено в I.

Роэма1ття л!н1й в1д схрешування геномно- замШених форм з сортом Аврора було вивчено за ознаками морфолог! 'i колоса та стебла. Вивченнзо л1длягали лише т! озн&чи, га якими геномно -замШею форил май: грапацП, в1дм1нн1 в1д градац1и сорту Аврора.

РЕЗУЛЬТАТЕ ДССЛШЕНЪ ТА 0БГ0В9РЕННЯ

0ст:1лькк амф:липло']дп Аврслата, Азрозис те- Авродес олеркано сС'еднаяням тетраллс!дного компоненту ААВР сорту дврора та геному одного г дкплс:дни>: вид! в еПлопсу, результат« електрофсрезу С1лк1в зернь можна гнтерпретуватл довол: просто: в треков: б!лка Судь-якого амф1дитлс'1ду присутш компонента спектру, шо контрслзо-üThcr. субгеномами А та В сорту Аврора. Бек р:знше ъ роэталр/ванн: компонекп-в, яка спос?ер:г£етьсг npi: пег-внянз.': спектра сорту АБрора ic. оуд•>- яксгс г ам£1диплс:д!г, мае oyri'. пднесено на ра-хунск замипення субгекому D сорту Авроре геномом е1дпов:1дногс диплоидного сг1~ОПС\\ Et положения, яке С С?Н?рЗЛЬНИМ в Е£2?1Й Р-'-ост:, sv.io пэкладеко i основу акадЗзу еяектротог-гтични:-: cneitrrir ус:>; «алучеюк камг як маркер-}: певнк: хромосом

Tritic:na~. Буле вквчекс так! С:лк:-: зерне запаек: с-:аки

глютенхнк та глаадинк, iвоФермекта оета та альф;: амизз;:. катод-ко; зерновс'2 перскскдазк, анодне? верного? «ттерази, калат-дегадрогеказ:-:, т-п-йматдегздрегеназк, йод-р • язкучого Фактора.. Сюноени/ налим загданням на газом-; етаИ дсслцжекнЕ руле зияенк-тк, чк рознице, во слсст-зрiгасткes ъ електролоретачнях спектрах, г достгтнъок' для одкогкачкеге доведен?.?, присутност: хромосом« eriiencv I геномно- замшен Ii' форм: та 11 лохгднхл sii с.ч?ег.уьанк.ч с сортом Аврора. Ьулг гстаковленс. nie 1?.оФерм-?ктк малатд^'Чдгсг--

нази, пшк1матдег1дрогена8И, супероксиддисмутази та йод-в'яжучого Зштора не мають маркерних властивостей у застосуванн! дс нашего латер1алу. Вс! 1нш1 е перерахованих (Ьерментних систем, а також запасн1 б1лки ендосперму виявилися придатними для 1дентиф1кацП 7рисутност! в геном! л!н13 чужинно! хромосоми 1/а0о в!дсутност! шеничного гомеологу.

Вивчення високомолекулярних глютен!н1в (мал. 1"). Б1лкова фор-«ула сорту Аврора за глютея!нами: 1Ас1ВсЮс. ТетраплоИдний композит ААВВ на електрошоретичному треков! глютекгкИ- дат лише де! ;муги: 7 та Р. АмйпдиплоЗдн мали тачин на£!р компонент!? у :пектр1: Авролата - 7, 9, 11 та те один., не включений до жодного ■ в!домих нам каталоПв, розтазоваяик више компонента 2.? та поз-¡ачений нами як 2.2а; Аврозис - 7, 9, 2.2, 2; Авродес - 7. 9. 2, >. Номери 6. 11, 2.2 та 2.2а присвоено компонентам виходячи г пеня з.х рс?тап!\'ваняр радносно компонент!? 5, 7. С1, 30. притамак-их сортовI Аврора, та 2, 7, р, 12, шо хатактрризуять со?. Чайшз пр1нг. Електрофорез глх??ен1н!р дкплоЗгнкх донг.р1ь третьего суО-еному "еномно - зам1шених Форм зав так! результата: е. игле]]и]ага - ц, 2.2а; Ле. ^Ьаг^прш::^ - 2.2, 7; е^ре-згозйр^ - 6, 7. У двох вкладках ъ тог->: олир ? компонент!? пектру деттлоЗда гп!впадае г компонентом 7 тетрй-Аврори : тому не же оути використании як маркериий. Отке, для лвролати встанов-эно две компонента-маркери хромосоми II1. пе 2.2?. та 11, а для зозису тр Авродееу по одному: 2." для першего та б - для друго-з.

Виэцевня гл!аднн1в 'мал. 2). Формула сорт/ Аврора за гх!ади-зми: 1АсЧВЗ!016А16В161)6. спис компонент!? ег!допсу зроблено .дноснс компонент!? сорту Аврора у чотирьох зонах : В 01лксвому !ектр! глзадин!? маркерне значения мают- так! компонента: серед

а б в г д е е

Мал.1. Схеми електрофоретичних спектр1ь компонентаь HMW глю-тенШв: a - Аврора, б - Авролата. е - Ае. umbeiiulata, г - лвро-дес, д - Ae.speltoldes, е - Аврозис, е - Ае.snaronensís; на м алюнках 1-6 стрелками позначено компоненте, як: маркерують чужин-ну хромосому

И компонентiв електрофоретичного спектру глхадинхь Ае. uwbe)luíala сигналами присутнсст! хромосомк IV е компоненте (i>-sohh, хромосоми 6U - значно мени яскравий та 61 лыс складнкй длн розр1знення - нижн1й компонент в в-зон!. Лля еПлопсу Ae.sha-ronensis, як 1 б поперелньому вкпалку. незалеречн! маркер:-:! достоинстве мають компонент« и>-зони, шс контролюються. Г!-:ор1ш за все, хромосомою 25*. Vcix íx дойре видно на спектр: с;лкь амФЗ. длило! да. чаявнзсть другого, третьего ?г п'ятэго компонент: можна поясните лише включениям у геном хромосоми еПлопсу. Стосовно хромосом« 6S-, про П npKCVTHlCTh у геном: амф!дипло1да сЕ1дчать лише петухне зайарвлена широка зона, що поч:-:на?т1.с? киж-че верхнього компонента блоку 6D6 та закончиться нижче кого ж другого компоненту, а тгке.т. слабо noMiTHüñ м1нор нитее третьего компонента того г блоку. £1дсутн1сть двох hmkhíx компонент^ йж>-ку 6D6 noBKíCT» перекриваеться компонента),;}- гл1?зину енлопсу. Для Ae.speltoldes положения компонент!г. в о^рон! легко лае эмогу виявити г геном: присутнЮть хромосоми 1S як замЮть хромосом/. 1D, так i пазом 1? нею. Будь - який le компонент1ь ¿нших «он

практично повн1стю перекриваеться компонентам!! Олокгв сорту Аврора 1 тому не може слугувати над1йним сигналом присутност! хромосом): 65 в геном!.

а б в г д ее

Мал.С. Схем; електрозсретичнпх спектра компонента гл!£дкн!в:

¡ - Авгсра, о - Аврслата, е - Ае. urncelluiata, г - лврогес. л -

le.spcl'.cides. - Аврозис, с - Aí-.síiarenensis-.

Виг-'Генкя ígol'CPMeHrrir аль за- aui^asy. 1 нал. ?¿. Електрогоретич-

спект? сда.-г-а-а.г!лази сорту лзрсра та rvzs - якоУ ? трьох

еномкс-гч\5!аекг.у форм мае незмпгки:'- трипл?: 1*''МП0Н9НТ!ь. менш

yssasi , 21лнсско Kicrc-, зон:: а1:г::вност; скггза'оть tí н таг/ чагти-

V спектра "inaifамхлазн, тс синтегуст;.гя на початку пропогтакиг:

ерка i га.споне?:т1: 1-4), SíZbE рухлив! - "¡rreen" ам!лазк, щ. сик-

Эс-ует:.с.г! гj с>:1ше.

Ыгэмс. гс кигток-знт 2 коктрозсеться ."'.ромссгмдо компонент - хромесомою 5Р i оотакня i дай часткк: спектру гона 4 - хро-:сомо-' о,:, г компонент:-: "ггееп"-гснк хромосомами 7D, та 7L. счезп гр?.?'т трьох еПлопсу маттг г:зн! сп*ктрк

"malt"-aMl- лази: Ae. speltolües характеризуешься присутн!стю основного триплету, 1нших зон активност! нема; Ae.sharonensls мае зону активност1 3, що в1дпов!дае проявлению В-геному м'яко! пшениц!. i не мае верхнього компоненту основного триплета; в спектр1 Ae. umbellulata е лише верх1й компонент основного триплету та до-даткова зона активност!, шо завжди доОре проявляемся з рух-либ!стю трохи б1лыиою. six у найб1лыг рухливогс компонента основного тр1плета (компонент 13). 0ск1льки ней компонент з'являеться як тод1, коли на пластин! е зони активност!, характерн! як для"та1Г'-, так ! для "green" -амАлази, так !, коли зони активност! "дтееп"-ам1лази в1дсутн1 черев недостатка ступ!нь роэвитку проростка, то можна зрооитк висноеок, цо в!н е продуктом експресП хромссоми 6-'i. а не 7-5 групи гомеолгПв, тоото :дек-тиф1Коьано локус а-Amy-Ul. В зон! "green"-ач!лазк Аврора та Аврс-зис магть по три компонента, Авродес та двролата - по два. зразок Ae. sharonersls мае власну зону активност: в míciií прояву локуса a-Amy-D2, ио маскуе його в!дсутн!сть у Аврозису та сводить нашьецъ маркерн! достоинства цього локусу для досл:дхення пох1дких Аврозису. Отже. í зон! "ши"-а\::лазн незаперечник дока' поисутност: чужинного локусу, шс маркеру? хромосому 6-':, групи мокна отремати для Ae.sharonensis - ue зона активност: к-коктролюеться геном a-Amy-Sli а для Ae.umbel luí ata - зона актив-ност! 13, контрольовака геном а-Amy-Ul.

Вивчення 18оФермент1в бета-ам!лази (мат.. 4). Судячи s розта-шузачня окремих зон активное?! в електрофоретичних спектрах ое-та-ам!лази сорту Аврора та геномно-замИцеких Форм, геном Г: кокт-ролюе принайми! два в чотирьох компонент!*. спектру Аврорк - í- та 4, оск!льки оокдва вони ь!дсутн! в спектрах будь - яко: ¿ трьс-х

а б в г д ее

Мал. 3. Схеми електрофоретичних спектр1в а-ам1лази: а - Аврора, б - Авролата. в - Ае. umbellulata. г - Авродес, д -ie.speltoides, е - Аврозис, е - Ae.sharonensis.

'еномно-зашщених форм. Аврозис, кр1м компонент^ 1 та 2, харак-'ерних для сорту Аврора, мае зону s С1льш високою рухлив1стю Сзо-ia 5), як 1 Ae.sharcnensis. Авродес у доповнення до зон спектра 1 'а 2 мае ще 01льш рухливу (зона 6), властиву також Ае. гpeltoldes; на треков! Авролати нема 1нших зон активное?!, KpiM 1 'а 2. Використовуючи нулЬтетрасомн! л1н11 Чайн!з Спр!кг, ми ползали, що гомеоалел! бета-ам!лаз и локалазуються в хромосомах 4А, 'D та 5А i ш результата ц!лком узгодхуються в висковками, одер-аними paHinie 1ншимк авторами з використанням методу !зоелектро-окусуваннк. Спектр Авролати не м!стить 1нших зон активност!, piw 1 та 2. Спектр зразка Ае. mbellulata являв собою едину 1 овал! слабку зону активност! в окол! зони 1. Оск!льки цей ген не алияае самост1йногс, в1дм1нного в1д зони 1, сл1ду на фореграш, йстеження пох!дних £1л схрещування Авролата х Аврора за спектром ета-ам!лази даг змогу виявити форми, про як1 можна сказати з эвк!стю лише те, що вони не несуть алель сорту Аврора за локуеом -Amy-Dl. Однак систему бе?а-ам1лази можна виксристовуватп для авчення хромосомного складу нашадк1в вхд схрещування Аврозиеу та

Авродесу з сортом Аврора: локуси в-Ащу в1д Ae.stiaronensls та Ae.speltolües слугують над1йнши сигналами присутност! в геном1 досл1даувано! л1нП генетичного матер1алу, 1нтродукованого в1д в1дпов1дного еплопса. Перший з них було вперше 1дентиф!ковано Alnsworth et al. (1987) та позначено як n-Amy-S1!, другий 1ден-тиф1ковано нами в даному досл1дженн! та позначено u-Am-Sl.

а 6 в г Д е е

Мал. 4. Схеми електрофоретичних спектр1в е-ам!лази: а - Аврора, б - Авролата, в - Ае. umbellulata, г - Авродес, д -Ae.speltoides. е - Аврозис, е - Ae.sharonensls.

Вивчення 1зофермент1в катодно! зерково! пероксидази (мал. 5). На електрофоретичних треках пероксидази сорту Аврора е 6 зон ак-тивностЗ ферменту. Bei геномно-зам1шен! форми в1др1зняються в1д Аврори Е1дсутн1стю 1-: та 7-1 зон активност!. Логзчно було с припустит«, то 1зоферменти пероксидази, KOTpi утворюють ц! зони, контролшться генами D-хромосом. Додатково до зон активност!, характерна для сорту Аврора, Авролата мае зону б, утворену !зофер-ментом з трохи б!лып високов рухлив1стю у пор!внянн1 s !зофермен-том зони 7. Дя к зона е на треках пероксидази Ае. umbellu- lata, toöto вона специф!чна для геному U. Аврозис та Авродес не маоть Hi omlel зони активност!, яко! б не було в Аврори. Однак зона 4 у Аврозису являв собою значно потужниши; компонент спектру, н!к у Аврори, i може розглядатися як спешШчна для ц1е'} форми i виду Ae.sharonensls .

Для ветановлення хромосомного контролю окремих компонент!в

електрофоретичного спектру пероксидази Аврори використовували результат електрофорезу анеушюШв сорту Чайн1з Спр1нг,оск!льки спектри цього сорту та сорту Аврора розС1жностей не мають. Спект-ри вид1в еплопсу мають дек1лька зон активност1» м1сце розташу-вання яких вказуе. до яко! гомеолоПчноЗ групи налезкить хромосома, шо несе виявлений локус. Бстановлено, шо видк еПлопсу мають ш локус1в зерново! пероксидази, розташованих в хромосомах 3-1 га 7-1 труп гомеолоПз: Per-U3, Per-U4, Per-SS, Per-S4, Per-S^S, :ierSl4. Локус Per-S4 оуло 1дентиф1ковано ран1ше CKobrehel, Sautler, 1974). Геномно-зам1щен1 форми в1др1зняються в1д Аврори >1дсутн!стю ряду зон активност!, то контрсдооються генами D-xpo-госом. У спектрах пероксидази Авролати та Аврозису е компонент« :е притаманн! сортов 1 Аврора, але наявн1 у спектрах дкпло'Ших oKopiB Ix третього суогеному. 1зозими пероксидази, шо контролю-ться локусами Per-U3 та Per-3S3 добре з!др!зняються на електро-оретичному спектр! в1д 1зозим1е пероксидази сорту Аврора та що озкна використати 1х для доказу присуткост! хромосом (д!лянки ромосоми) 3-1 групи Ае.uubelluíala та Ae.sharonersls в геном1 1н!й, що несут* чужинний генетичний матер!ал.

а б в г лее

Мал. Б. Схеми електрофсретичних cnercrpiB катодно! зерновой

роксидазн: а - Аврора, б - Авролата, ь - Ае. umbellulata, г -

родес, д - Ae.speltolcies, е - Аврозис, е - Ae.sharonensis.

- и -

Вивчешш зерновой естерази (мал. 6). Зимограми зерново! естерази сорт!в Аврора та Чайн1з Спр1нг виявились 1дентичними, тому 1нформац1ю, одержану на нул!-тетрасомних та чужинно-зам1ще-них л1н1ях сорту Чайн1з Спр!нг можна було використати для 1ден-таф1кац1! í303hmíb спектру Аврори щодо 1х хромосомного контролю, В зимограмах ycíx геномно-зам1щених гексаплоШв не виявилося 1зозим!в, що контролкються генами хромосом геному D, але були специф1чн! 1зозими, не притаман! coptobí Аврора. Лог!чно було б припустите, що вони контролюготься генами хромосом ег!лолсу. Д1йсно, вс1 так! 1зозими було виявлено на спектрах в1дп0в!дних зразк1в Aegllops. М1сце розташування специФ1чних 1зозим1в у спектрах геномно-зам1щених форм дало змогу зробити пршушення про ïx хромосомний контроль. Було 1дентиф1ковано декхлька локус1в зерново") естерази, kotpí можна використати як маркери певних хромосом аоо ïx д3.лянок в геном! пшеничних Л1н1й з чужинними зам1щеннями та транслокац!ями. Це: Est-Ul, Est-U3, Est-U5 у Ae.umbellulata, Est-Sl, Est-S3, Est-S5 y Ae.spei toldes, Est-S1!, Est-Sl 3 y Ae.sharonensls. Деяк! э !зозим!в, Еластив! видам еПлопсу, продукуються також i пшеничними генами 1 тому ïx не можна використати для 1дектиф1кадП чужинного генетичного ма-Tepiany в лхиях пшениц1.

ДитолоПчн! досл!дження. Для визначення оОсягхг чужинного хроматину (шла хромосома» плече, сегмент) у геном1 чужинно -замшено': л!н11, а також для доказу 42 - хромосомно: пркроди рослин проводили вивчення мейозу у г!брид!в м!ж чужинно - зачще-нсю л!н1ею та сортом Аврора. 1йльк1сть ун1валект!в у Ш мейозу под!лена на 2 вказуе на к1лък1сть чужинних хромосом в геном1 л1нП, що вивчаеться. Bel рослини на початкови>; етапах свого створення в!доиралися за Фенотип!чними ознаками, в!дм!нними в!д

ta

v. с о с

II!

rjN— ClCNlD -с »h

in

ft er;

S

r:

sa Cv — Ol Ei N Ю VMW <—,-i

£ ~

tí

MI

III

Я25Я

V V V

CO С vi EON

01 ь: a-■i' « к о

С; '

V V н i с: г. ü о и з; О

«с.

с [Г, Tj

^ -__с;

Г- CT L"

I!

а о»

INI! ПИ II II III II

V V X"—• 1

со «e

rr с

C< MD Г0 W CON

I II

СП toin

* CO Ю w «

HH (M N M

I I

8

IM

U C.E

p en ь: г U'

¡5 ' о

> S. ~ -<¿'

В с. tú

H H i Ct. П

с а'

ÍW «ч СП r-lOlßifCOW

j cvi ч-t сэ cd n «о ю «s* m evj

« 1Я чс И т-í т* CJ M W Ы

fill lllllll I II lili

te t-o^rJN

•г* *-< C<J ы M К

= к tí г< «л

Ci- "С.

X I тч

L.j О

aw

R и- • ri Ш CL!

res«?-s

i i га «

- 1Б -

ознак сорту Аврора, та притаманими в1дпов1дному амф1дишго1дов1. Виявлено так! конф1гурац11 хромосом в мейоз!: 20+2. 19+4, 18+6; у випадках 20+1в - втрата пшеничного хроматину та вставка чужинного на шеничн1й хромосоы1; 20+1г - мае м1сце або втрата пшеничного, аОо транслокагйя чужинного хроматину на хромосому пшениц1.

Виявлення носив чужинного генетичного матер!алу серед 42-хромосомних л!н!й. Використовузочк одержан! результати, проа-нал!зували наявну в нас р!зноман!тн!сть л1н1й м'яко? лшениц1, шо Оеруть початок в1д схрещування сорту Аврора з геномно-зам1шеними формами, за електрофоретичними спектрами глютенин!в, гл1адин1в. альфа- та бета-ам1лази, зерново? пероксидази та зерно-во! естерази. Серед пох!дних ус!х трьох геномно-замщених форм виявлено л!н11, шо несуть в1д 1 до 3 хромосом еПлопсу замють лшеничних хромосом генома 0. Лише е окремих випадках чужинн1 хро-мосоми зам1стили пшенкчн! з !нших суогеном!в тениш. Ряд л!н1й мали чужинн! транслокацП (табл 1).

Хромосоми в1д ег1лопсу зонтичного передалися у вс!х сполу-ченнях, кр1м 1+7 та 5+7. 20 рослин малк хромосому зи, 16- 71!, 5 -11!. б- 611 та 2- 51!. У деяких випадкач результат'/ мейозу показу-ют! присутнють большого числа хромосом. Н1ж показано шохшчно.

При анал!з! л1н1й. шо оеруть початок Б1д схрешування АБрори з Авродесом з 20 рослин - 9 м1стилк хромосому 75 , 10 - 33 , 5 -63 , б - 43 та 11 рослин хромосому 13 .

У Л1Е2ЯХ. дохших в!д Аврозису, у 6-ми випадках було зам!щено хромосому 30, у 7-и - 70, у 5-тк - 60, у 4-х - 40

Характеристика чужинно- замщених Л1н1й та зв' язок б!ох1м1чних маркер!в з ознаками морфологП рослин. Л!н17 пшениШ, !дентиф1кован! за допомогою С1ох!м1чни>: маркер!ь як чужий-но-зам1щек1 або чузкиннотранслокован!, було оц:нено ъ польових

ТаОливд 1

Число л1н1й э чужинними хромосомах®

Джередо чужинно! хромосоми ГомеолоПчна АВРОДАТА АВРОЗИС АВРОДЕС група

X*

1

1+7

1+б+Х

1+7+Х

1+4+7

1+Х+Х

3

3+4(5)

3+6

3+7

3+4+7

3+Х

л

Ч.

4+7 4+Х 6

6+7

7+Х

3 3

1 3 1

14 1

2 1

1 5

0

1

л

1

1 о

не!дентиф1кована хромосома ег!лопсу

4

5

1

Тайдиия 2

Хромосомнии контроль вивчених морфолоПчних с2н2к

хромосоми опушения к1ля колосково! луски 1-1 колар ар1ло! шлосково! луски групп форма луски

вхдсутнЮть Едавленост! основи колосково: луски жорсткЮТь кавосково: луски

хромосоми ломклсть колоскового стризккя

3-1 вдавленЮть основи шлоскоео: луски

групи жсрсткють колосково; луски ст1йк1сть до бороонисто^ роек форма колосково: луски форма плеча колосково! луски

хромосоми 5-1 групи

спельтс'1дник тип колоса

хромосоми шерма колоса

6-1 наяьнють сзстхь р:гкого ступени рогвитку

групи форма колоскэво': луски

форма плеча колоскоес: луски стхйкють до боропнисто: роси

хромосоми форма колоса

7-5 каявкЮтх остаь р:&нсгг ступж- рок

групи форма колосковой луски

форма плеча колоскоес: луски вдавлен! си. ссковк колссковс? луски жорстк1сть колосковой дп/ски актощакове ааэарвленн.- соломинн опушення >иля колосково: луски

'мовах за рядом морфолог1чних оэнак та ст1йкост1 до борошнисто! юси. Об'еднання даних такого отнювання з 1нформашею про на-гвШсть чухтних локус1в певних труп гчепленая у досл1джуваних ¡1н!й дае змогу встановити зв'язок м1ж вивченими морфолог 1чними 'знаками та певнимк гомеолог1чними трупами хромосом пшенид1, становлшчи тим самим групи зчеплення для ген1Е, шо коктролюгать X розвиток (табл 2).

Серед внвчених ознак морфологП е три, шо перебуваютъ п1д онтролем ген1в, розташованих лише в одн1й хромосом!: це забарв-екня зр!лого колоса (1-а хромосома), лотють зрмюго колоса S-а хромосома) та антотакове забарвлення соломини (7-а хромосо-=0. Д1 ознаки можна використатк як доказ присутност! чужинного гнетичного матер!алу певних гомеолоПчних груп. 3 двома чужинни-5 хромосомами, 3та С-î гомеолог1чних груп, пов'язана riMK'lcTi. до борошнисто)' роек. Озкага: жорстк!ск колосково) луски i вдавлен!сть П основк контролюються дек!лькома генами, розта-)ваними ъ pJ зних хромосомах еПлопсу. IIя обставина зводить до нimvmy мзркерн: достоинства них ознак.

Цисаву сссьливЮтъ виявлено при вивченн! лох!дни>: Авролати . Авродесу за ознакамн вдавленост! основ;; колосково: луски. Р'я-валося, шо EiscyTHicTb вдаЕленост!, притамачяо! обом геном--зам:пеним фермам, у нащадклв Авролатк пов'язача s присутнЮтю омосомк lli, а у нашадк!в Авролеса - 73.

вксновки

1дентиф1ковано гени (кластерк ген!в), шо кодують синтез 1аених С1лк1в та фермент!в у bksíe Aeg-llops umbellulata. ле. litoides. Ae.sharonensls: Gli-lS. Gl:-IS1. G1--2S, GU-2S1. •-IS, Glu-IS1. a-aw-IV. a-Amy-IS. a-Amy-'S1. a -Amy-CS,

а-Ату-гБ1. в-Ащу-Я. в-Ащ>-1Б1. РеггЗО, Рег-ЗБ. Рег-ЗБ1. Рег-Ш» Рег-4Б. Рег-СИ1, £st-lS, £51- 1Б1, ЕгЬ-ЗЦ. £St-2S,

'. Е^-БЦ, £££-5?. Б1лыпа 1х часта мае оевумовно д!аг-

ностичне значения для 1дентиф1кацП певних хромосом вивчених вид1в ег1лопсу. коли вони включен! до геному пшенично! л1н!1.

2. Гени 611-25 а-Ащ>-1Б. а-Ащу-2и, а-Ату-2Б. а-Ащу-2Б1. Рег-ЗБ, Рег-4Ц, Рег-4Б. Рег-45г мають обмежене д1агностичне значения, оск!льки анал!з фореграм, у формуванн! яких вони Оеругь участь, дас змогу констатувати т1льки в1дсутн!сть хромосом геному И пшениц!.

3. Гени ВИ-гБ. а-Ащ>-2Бг, ЕзЬ-2и, ЕвЬ-2Б1 не мають значения для 1дентиф1кац!1 чужинного генетичного матер1алу при його вкдю-ченн! до лШй пшениц!, створених на основ! сорту Аврора, оск!ль-ки продукти 1х експресП на фореграмах перекриваються хромосомами А або В геному пшениц1. 1х Шнн1сть як маркер!в може проявитися при робот! г вос1ями чуасинно! генетично! !нформаШ1. передано! в геном 1ншо? пшенш1.

4. Створено чужинно-замшен! Л1К15 в хромосомами Ае.шпЬеНи-1аЬа: з трьома зам1щуючими хромосомами - 1 Л1н!я, з двома - Б л1-н1й, з одною - 11 л1н1й. Хромосоми еПлопсу в шх л1н1ях зустрЬ чаються в таких сполученнях: 11НШ+7и. зи+511. ЗЦ+ТУ. 6Ш71К 2ден-тиф1ковано л!н11 в транслокац1ями хромосом 113 (1 лШя). &) (3 Л1- НИ), би 12 Л1н11), 71/ (2 Л1Н13).

Б. Створено чужинно-зам1тен! л1нП ъ хромосомами Ае.вреНс!-йев з трьома еамИцуючими хромосомами - 3 лШ1, а двома - Ю л1-н1й, е одн1ею хромосомою - 10 Л1н1й. Хромосоми ег!лопса зустр:часть ся в таких сполученнях: 25+45+75, 15+65. 25+75, 35+65.25+75, 45+75. 1дентиф1ковано лШ1 з транслокаШями хромосом 15 (8 л1н1й). 75 (5 л1н1й).

6. Створено чужинно-зам1щен1 Л1н11 в хромосомами Ае. sharonensls з трьоыа зам1щуючими хромосомами - 1 лШя. з двома -3 л1н1Т. з 0ДН1ЕЮ хромосомою - 13 лШй. Хромосоми еПлопса зустр1чаються в таких сполученнях: 3S1+4Sl+7Sl, 3S1+4Sl, 3S1+751, ßS1+7S1. 1дентиф1 ковано л1н11 з транслокаШями хромосом 1S1 (3 П1Н11). 3S1 (ЗД1Н11). 4S1 (2Д1Н11). ßS1 (2 Л1Я11). TS1 (6 П1Н1Й).

7. Ознака темне забарвлення зр1ло! колосково! луски контро- . поеться генами, розташованими в хромосомах 1-1 гомеолоПчно! груш вид1ь Ae.umbellulata, Ae.speltolües. Ознака ломк1сть колосово-'о стрижня контролюеться генами, розташованими в хромосомах 3-1 •омеолоПчно! групи вид1в Ae.umbellulata, Ae.speltoldes, le.sharonensls. Ознака антошанового забарвлення соломини контро-юеться генами, то розташован! в 7 хромосом: ег1лопс1в. Д1 ознаки :ожна використовувати як морфолог!чн1 маркери в1дпов!дних хро-осом.

8. Гени, що зумовлшть ст!йк1сть рослин до борошнистоТ роси. эзтаисват е хромосомах 3-1 та 6-1 гомеолоПчно! груп ВИД1Б Ае. róelluiata, Ae.speltoldes, Ae.sharonensls. Чужинно-замииен1 1н1 í i лШЬтрансфери, шо несуть хромосомк цих bkeíe erlJionciz. жна використати в селекп11 м'яко! пшениш як джерела ген1в Пйкост! до цього захворювання.

СПИСОК Р0Б1Т, ОБУШПКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ЛКСЕРТАПП

1. Антонюк W.3., Терновская Т.К., йентификадия блоков :ектрофоретических компонентов глиадинов и высокомолекулярных готенинов, контролируемых локусамк чукерсднго генома в геномно-мещенных формах пшеницы // Тез.докл. I Российского симпозиума

• '.- 22'-; V:

"Новые методы биотехнологии растений^. 18-20 мая, 1093. Бушино, 1983, с. 70.

2. Антонюк M.S., Терновская Т.К. , Идентификация локусов ct-Amy и е-Amy в геномах гексашгоилных амфщцшлоидов, объединявших геномы ААВВ мягкой пшеницы и геном одного из трех диплоидных видов эгилопса // Тез. докл. на совет. "Молекулярно-генетические маркеры и селекция растений".. Киев, 10-13 мая 1994. С. 9-10.

3. Антонюк М.З., Терновская Т.К.. Соэинов A.A. .Идентификация блоков злектрофоретических компонентов запасных белков, кодируемых генами трех видов эгилопса //Физиология и биохимия культурных растений, 1994. т.26 N 5 с.474-481.

4. Антонюк U.3., Терновская Т.К., Изоферменты бета- и альфа-амилазы для идентификации генетического материала трех видов Aeg-lj ops, включенного в геном мягкой шениш // Цитология и генетика. 1995, Т.29. N 2. С.3-9.

5. Антонюк М.З.. Терновська Т.К., Злацька A.B.. 1дент1кац1я локус1в Рег-3 та Рег-4 в хромосомах трьох вид1в роду Aegllops // "Шляхи рашонадьного використання земельних pecypclB У крайни". Тези доп. на м1жк.науково-практичн1й конференц! 1 молодих вчених i спеШалЮпь, 16-17 бер. 1995 р. Чабани, 1995, с.28

6. Антонюк М.З., Терновская Т.К., Локусы эстеразы для идекти-кации чужеродного генетического материала в геноме пшеничных линий // Тезиси докладов на 3 Всерос. симп." Новые методы биотех-нол. растений", Душно, 1995.

антонюк M.s.

СОЗДАНИЕ И ГЕНЕТИЧЕСКОЕ МАРКИРОВАНИЕ ЛИНИЙ ПШЕНИЦЫ С ХРОМОСОМАМИ ТРЕХ ШОВ ЭГИЛОПСА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандида-Оиологических наук по специальности 03.00.15-генетика

Аннотация

Идентифицированы гены трех видов эгилопса, контролирующие тез запасных белков эндосперма и ферменты (й- и с-амилазы, новую катодную пероксидазу, зерновую эстеразу). Используя эти ы как биохимические маркеры, идентифицировали гексаплоидные ли пшеницы, включающие чужеродный генетический материал эги-:а, по его принадлежности к определенной группе гомеологов. гчены линии, включающие по одной хромосоме эгилопса: 11 линий :ромосомами Ае. wbellulata (W). 10 - с хромосомами Ае. toldec (SSj, и 13 - с хромосомами Ае. sharonensls (S1^1). тифицированы линии с множестенными замешениями чужеродных осом в следующих счетаниях 1U+2U+7U, 3U+5U, 3U+7U. 6U+7U. S+7S, 1S+6S, 1S+7S, 3S+6S, 3S+7S, 4S+7S. SS1+451+751, SS1*^1, Ъ1, 6S1+7S1, а также ряд линий с чужеродными транслокациями, злыпинстве случаев бьши заметены хромосомы D генома пшеницы, гны морфологические маркеры 1-ой. 3-ей и 7-ой хромосом эги-1. Устойчивые к мучнистой росе линии (3-я, 6-я хромосомы эги-IE) могут использоваться в селекции как доноры устойчивости.

-24-SUMMARY

Antonyuk M.Z. Development and genetic marking of wheat lines with chromosomes of three Aegilops species. Thesis for the Degree of Candidate of Biologic Scienses, speciality 03.00.15-genetlcs

Genes of three Aegilops species controlling endosperm storage proteins and enzymes (a- and P-amylases, seed cathode peroxydase, seed esterase) were identified. Using these genes as biohemical markers, we identified hexaploid wheat lines involving alien ge-letic material of Aegiicpses with respect to the belonging of :his material to a certain group of homoeologs. Lines invoJvmg jne Aegilops chromosome, 21 lines with Ae. umbellulata fUU) chromosomes, 10 with Ae. speltoides (S3) chromosomes and 13 with Ae. ¡haronensis (5131) chromosomes. were obtained. Lines with multip-e alien chromosome substitutions in the following combinations U+2U+7U, 3U+5U, 3U+7U, 6U+7U, 13+45+73. 13+63, 12+73, 35+53, 353. 43+73, 331+431+731. 331+431. 331+731, 531+731, as well as a umoer of lines with alien translocations were identified. In the ajority of cases. chromosomes of tne D genome were replaced, orphologicai markers for Aegilops chromosomes l, 3. and 7 were Dund. Powdery mildew resistant lines (Aegilops chromosomes 3 and ) may be used as donors of resistance ir. breeding.

Ключоб! слова: пшеница, егхлопе, чуашнно - замщенх л1нп, óioxiMi4Hi маркери, донори ctíükoctí

Формат 60x34 1/10. ОФсетн. друк. 1кр 110 прим. Ф1рма " ВИПСЛ" 2CL1Ï.1, Kîi'iE. LVJÏ. Волинська, 60