Peterhof collection of rye and its use in genetic studies

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article provides information about the history and methods of development of “Peterhof” rye genetic collection, founded by V.S. Fedorov, Associate Professor of the Leningrad University. Isolation of self-compatible mutants, their crosses with self-incompatible rye plants, and subsequent self-pollination of hybrids allowed to reveal the allele diversity in heterogeneous and heterozygous rye varieties. In the course of genetic collection assembly the study of inheritance of qualitative and quantitative morphological traits, genetic control of self-compatibility, genetics of meiosis, genetics of interspecific incompatibility was performed. The corresponding genes were identified and, in most cases, mapped using isozymes and molecular markers. Fundamental research was introduced into practical breeding. Under the direction of V. S. Fedorov, and V. G. Smirnov the first in Russia tetraploid rye variety Leningradskaja Tetra was produced. Currently, based on the study of the genetics of self-fertility, the initial material is being obtained and used for improving rye population varieties. The possibility of using the genetic collection of rye to solve the fundamental problems of plant genetics is discussed.

References

  1. Смирнов В.Г. Значение генетических коллекций для фундаментальных исследований // Идентифицированный генофонд растений и селекция / Под ред. Б.В. Ригина, Е.И. Гаевской. – СПб.: ВИР, 2005. – С. 783–806. [Smirnov VG. Znachenie geneticheskikh kollektsiy dlya fundamental’nykh issledovaniy. In: Identifitsirovannyy genofond rasteniy i selektsiya. Ed by B.V. Regin, E.I. Gayevskaya. Saint Petersburg: VIR; 2005. P. 783-806. (In Russ.)]
  2. Филипченко, Ю.А. Частная генетика. Ч. 1. Растения. – Л.: Сеятель, 1927. [Filipchenko YA. Chastnaya genetika. Part 1. Rasteniya. Leningrad: Seyatel’; 1927. (In Russ.)]
  3. Смирнов В.Г., Соснихина С.П. Генетика ржи. – Л.: Издательство ЛГУ, 1984. [Smirnov VG, Sosnikhina SP. Genetika rzhi. Leningrad: Izdatel’stvo. LGU; 1984. (In Russ.)]
  4. Lundqvist A, Nilsson NH. The origin of self-compatibility in rye. Hereditas. 1960;46(1-2):1-19.
  5. Войлоков А.В. Генетическое картирование у ржи Secale cereale L.: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. – СПб., 2008. [Voilokov AV. Geneticheskoe kartirovanie u rzhi Secale cereale L. [dissertation] Saint Petersburg; 2008. (In Russ.)]
  6. Соснихина С.П., Федотова Ю.С., Смирнов В.Г., и др. Изучение генетического контроля мейоза у ржи // Генетика. – 1994. – Т. 30. – № 8. – С. 1043–1056. [Sosnikhina SP, Fedotova YS, Smirnov VG, et al. The study of genetic control of meiosis in rye. Genetika. 1994;30(8):1043-1056. (In Russ.)]
  7. Соснихина С.П., Кириллова Г.А., Михайлова Е.И., и др. Коллекция мейотических мутантов ржи // Идентифицированный генофонд растений и селекция / Под ред. Б.В. Ригина, Е.И. Гаевской. – СПб.: ВИР, 2005. – С. 273. [Sosnikhina SP, Kirillova GA, Mikhaylova EI, et al. Kollektsiya meyoticheskikh mutantov rzhi. Identifitsirovannyy genofond rasteniy i selektsiya. Ed by B.V. Rigin, E.I. Gaevskaya. Saint Petersburg: VIR; 2005. P. 273. (In Russ.)]
  8. Соснихина С.П., Михайлова Е.И., Тихолиз О.А., и др. Коллекция мейотических мутантов ржи Secale cereale L. // Генетика. – 2005. – Т. 41. – № 10. – С. 1310–1321. [Sosnikhina SP, Mikhaylova EI, Tikholiz OA, et al. Genetic collection of meiotic mutants of rye Secale cereale L. Genetika. 2005;41(10): 1310-1321. (In Russ.)]
  9. Малышев С.В., Долматович Т.В., Войлоков А.В., и др. Молекулярно-генетическое картирование асинаптических генов sy1 и sy9 ржи (Secale cereale L.) с использованием микросателлитных и изозимных маркеров // Генетика. – 2009. – Т. 45. – № 12. – С. 1634–1640. [Malyshev SV, Dolmatovich TV, Voylokov AV, et al. Molecular genetic mapping of the sy1 and sy9 asynaptic genes in rye (Secale cereale L.) using microsatellite and isozyme markers. Genetika. 2009;45(12):1634-1640. (In Russ.)]
  10. Войлоков А.В., Цветкова Н.В., Ловцюс А.В., и др. Использование генетических маркеров в изучении мейоза у ржи // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. – 2005. – № 4. – С. 26–33. [Voylokov AV, Tsvetkova NV, Lovtsyus AV, et al. Using of genetical markers in the study of meiosis in rye. Vestnik Sankt-Peterburgs¬kogo universiteta. Seriia 3, Biologiia. 2005;(4):26-33. (In Russ.)]
  11. Долматович Т.В., Малышев С.В., Соснихина С.П., и др. Картирование мейотических генов ржи (Secale cereale L.). Локализация мутации sy18, нарушающей гомологичность синапсиса, с использованием микросателлитных маркёров // Генетика. – 2013. – T. 49. – № 4. – C. 472–478. [Dolmatovich TV, Malyshev SV, Sosnikhina SP, et al. Mapping of meio¬tic genes in rye (Secale cereale L.): Localization of sy18 mutation with impaired homologous synapsis using microsatellite markers. Genetika. 2013;49(4): 472-478. (In Russ.)]
  12. Долматович Т.В., Малышев С.В., Соснихина С.П., и др. Картирование мeйотических генов ржи (Secale cereale L.). Локализация мутации sy19, нарушающей гомологичный синапсис, с помощью изозимных и микросателлитных маркеров // Генетика. – 2013. – Т. 49. – № 5. – C. 595. [Dolmatovich TV, Malyshev SV, Sosnikhina SP, et al. Mapping of meiotic genes in rye (Secale cereale L.): Localization of sy19 mutation, impairing homologous synapsis, by means of isozyme and microsatellite markers. Genetika. 2013;49(5):595. (In Russ.)]
  13. Долматович Т.В. Молекулярно-генетический анализ и картирование мейотических мутаций у ржи (Secale cereale L.): Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Минск, 2011. [Dolmatovich TV. Molekulyarno-geneticheskiy analiz i kartirovanie meyoticheskikh mutatsiy u rzhi (Secale cereale L.). [dissertation] Minsk; 2011. (In Russ.)]
  14. Ловцюс А.В., Долматович Т.В., Михайлова Е.И., и др. Получение двойных мутантов по синаптическим генам sy1 и sy9 у ржи и их изучение методами молекулярной цитогенетики // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. – 2009. – № 4. – С. 48–57. [Lovtsyus AV, Dolmatovich TV, Mikhaylova EI, et al. Obtaining double mutants for synaptic genes sy1 and sy9 in rye and their study by means of molecular cytogenetic me¬thods. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriia 3, Biologiia. 2009;(4):48-57. (In Russ.)]
  15. Михайлова Е.И., Ловцюс А.В., Соснихина С. П. Некоторые особенности реализации ключевых событий мейоза у ржи и ее синаптических мутантов // Генетика. – 2010. – Т. 46. – № 10. – С. 1371–1375. [Mikhaylova EI, Lovtsyus AV, Sosnikhina SP. Some features of meiosis key events in rye and its synaptic mutants. Russian Journal of Genetics. 2010;46(10):1371-1375. (In Russ.)]
  16. Mikhailova EI, Phillips D, Sosnikhina SP, et al. Molecular assembly of meiotic proteins Asy1 and Zyp1 and pairing promiscuity in rye (Secale cereale L.) and its synaptic mutant sy10. Genetics. 2006;174(3):1247-1258. doi: 10.1534/genetics.106.064105.
  17. Mikhailova EI, Sosnikhina SP, Kirillova GA, et al. Nuclear dispositions of subtelomeric and pericentromeric chromosomal domains during meiosis in asynaptic mutants of rye (Secale cereale L.). J Cell Sci. 2001;114(10):1875-1882.
  18. Martis MM, Zhou R, Haseneyer G, et al. Reticulate evolution of the rye genome. Plant Cell. 2013;25(10): 3685-3698. doi: 10.1105/tpc.113.114553.
  19. Gerton JL, Hawley RS. Homologous chromosome interactions in meiosis: diversity amidst conservation. Nat Rev Genet. 2005;6(6):477-487. doi: 10.1038/nrg1614.
  20. Bauer E, Schmutzer T, Barilar I, et al. Towards a whole-genome sequence for rye (Secale cereale L.). Plant J. 2017;89(5):853-869. doi: 10.1111/tpj.13436.
  21. Ригин Б.В., Орлова И.Н. Пшенично-ржаные амфидиплоиды. – Л.: Колос, 1977. [Rigin BV, Orlova IN. Pshenichno-rzhanye amfidiploidy. Leningrad: Kolos; 1977. (In Russ.)]
  22. Ma XF, Fang P, Gustafson JP. Polyploidization-induced genome variation in triticale. Genome. 2004;47(5): 839-848. doi: 10.1139/g04-051.
  23. Карпеченко Г.Д. Теория отдаленной гибридизации //Теоретические основы селекции растений / Под ред. Н.И. Вавилова. – М.; Л.: Сельхозгиз, 1935. – C. 293–354. [Karpechenko GD. Teoriya otdalennoy gibridizatsii. In: Teoreticheskie osnovy selektsii rasteniy. Ed by N.I. Vavilov. Moscow; Leningrad: Sel’khozgiz; 1935. P. 293-354. (In Russ.)]
  24. Voylokov AV, Tikhenko ND. Identification and localization of rye polymorphic genes specifically expressed in Triticale. In: Proceedings of 4th International Triticale Symposium; 1998 Jul 26-31; Alberta.
  25. Voylokov AV, Tikhenko ND. Triticale as a model for study of genome interaction and genome evolution in allopolyploid plants. In: Proceedings of the 5th International Triticale Symposium; 2002 30 Jun-Jul 5; Radzikow.
  26. Тихенко Н.Д., Цветкова Н.В., Войлоков А.В. Анализ влияния генотипа родительских линий ржи на формирование количественных признаков у первичных октоплоидных тритикале. Высота растения // Генетика. – 2003. – Т. 39. – № 1. – С. 64. [Tikhenko ND, Tsvetkova NV, Voylokov AV. The effect of parental genotypes of rye lines on the development of quantitative traits in primary octoploid triticale: Plant height. Russian journal of genetics. 2003;39(1):64. (In Russ.)]
  27. Тихенко Н.Д., Цветкова Н.В., Войлоков А.В. Анализ влияния генотипа родительских линий ржи на формирование количественных признаков у первичных октоплоидных тритикале. Фертильность колоса // Генетика. – 2003. – Т. 39. – № 3. – С. 370. [Tikhenko ND, Tsvetkova NV, Voylokov AV. The effect of parental genotypes of rye lines on the development of quantitative traits in primary octoploid triticale: Spike fertility. Russian journal of genetics. 2003;39(3):370. (In Russ.)]
  28. Ma XF, Gustafson JP. Allopolyploidization-accommodated genomic sequence changes in triticale. Ann Bot. 2008;101(6):825-832. doi: 10.1093/aob/mcm331.
  29. Фёдоров В.C., Смирнов В.Г. Синтетическая популяция тетраплоидной ржи // Вестник ЛГУ. – 1968. – № 9. – C. 46–56. [Fedorov VS, Smirnov VG. Sinteticheskaya populyatsiya tetraploidnoy rzhi. Vestnik LGU. 1968;(9):46-56. (In Russ.)]
  30. Fuong FT, Voylokov AV, Smirnov VG. Genetic studies of self-fertility in rye (Secale cereale L.). 2. The search for isozyme marker genes linked to self-incompatibility loci. Theor Appl Genet. 1993;87(5):619-623. doi: 10.1007/BF00221888.
  31. Voylokov AV, Fuong FT, Smirnov VG. Genetic studies of self-fertility in rye (Secale cereale L.). 1. The identification of genotypes of self-fertile lines for the Sf alleles of self-incompatibility genes. Theor Appl Genet. 1993;87(5):616-618. doi: 10.1007/BF00221887.
  32. Егорова И.А., Войлоков А.В. Локализация мутаций автофертильности в S-локусе у инбредных линий ржи Петергофской генетической коллекции // Генетика. – 1998. – Т. 34. – № 8. – С. 1094-1099. [Egorova IA, Voylokov AV. Localization of self-fertility mutations at the S locus in inbred rye lines from the peterhoff genetic collection. Russian journal of genetics. 1998;34(8):1094-1099. (In Russ.)]
  33. Смирнов В.Г., Войлоков А.В. Автофертильные формы перекрестноопыляющихся растений и перспективы их использования в селекции озимой ржи // Селекция ржи. Материалы симпозиума EUCARPIA. – Л.: ВИР, 1990. – С. 19–27. [Smirnov VG, Voylokov AV. Avtofertil’nye formy perekrestnoopylyayushchikhsya rasteniy i perspektivy ikh ispol’zovaniya v selektsii ozimoy rzhi. In: Selektsiya rzhi. (Conference proceedings) EUCARPIA. Leningrad: VIR; 1990. P. 171-177. (In Russ.)]
  34. Войлоков А.В. Перспективы использования автофертильности в селекции сортов-популяций у ржи // Генетика. – 2007. – Т. 43. – № 10. – С. 1402–1410. [Voylokov AV. Russian journal of genetics. 2007;43(10):1402-1410. (In Russ.)]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Voylokov A.V., Sosnikhina S.P., Tikhenko N.D., Tsvetkova N.V., Mikhailova E.I., Smirnov V.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies