Идентификация аллеля eam8, ассоциированного со слабой чувствительностью к фотопериоду, у образцов ячменя из Японии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. К выращиваемым в северных регионах России культурным растениям предъявляются жесткие требования по способности давать удовлетворительный урожай при коротком вегетационном периоде. Важными адаптивными признаками, влияющими на урожайность, являются скороспелость и нечувствительность к фотопериоду. Поиск и вовлечение в селекцию новых источников ценных признаков — необходимый этап для создания новых экологически пластичных сортов.

Цель — выявление аллелей гена Eam8, определяющих слабую фотопериодическую чувствительность, среди образцов ячменя, поступивших в коллекцию Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) из Японии.

Материалы и методы. В климатической камере осуществили скрининг 200 образцов ячменя из Японии с целью выявления растений, имеющих желтую окраску проростков — маркерный признак влияния аллеля eam8, контролирующего скороспелость и слабую чувствительность к фотопериоду. Предположительно нечувствительный к фотопериоду образец изучили в условиях длинного и короткого дня и исследовали с помощью молекулярных методов.

Результаты. При фенотипическом скрининге выделили предположительно нечувствительный к длине дня образец к-17545 (Jap.456). Фотопериодическая чувствительность выделившегося образца и сорта Mari (носителя рецессивного аллеля eam8) была сходна. С помощью молекулярного анализа у образца к-17545 идентифицировали аллель eam8.k — природную мутацию, ранее обнаруженную у сортов Kinai 5 и Kagoshima Gold из Японии. Образец Jap.456 оказался полиморфным по спектрам запасных белков гордеинов и RAPD-профилям. Кроме того, у отдельных растений выявили ранее не описанные SNP в последовательности eam8.k.

Выводы. В результате изучения 200 образцов ячменя из Японии выявлен образец к-17545 (Jap.456), у которого идентифицирован аллель eam8.k, контролирующий слабую чувствительность к фотопериоду.

Об авторах

Игорь Альбертович Звейнек

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: izv-spb1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1236-6408
Scopus Author ID: 6505765077

канд. биол. наук, ст. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Ренат Абдуллаевич Абдуллаев

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Автор, ответственный за переписку.
Email: abdullaev.1988@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-1021-7951
Scopus Author ID: 57211915135

канд. биол. наук, научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Инна Ивановна Матвиенко

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: i.matvienko_vir@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8233-5047
Scopus Author ID: 6602673879

научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Евгеньевич Радченко

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: eugene_radchenko@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3019-0306
SPIN-код: 1667-0530
Scopus Author ID: 7005353107

д-р биол. наук, гл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Владимировна Алпатьева

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: alpatievanatalia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5531-2728
SPIN-код: 9882-0850

канд. биол. наук, ст. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Pourkheirandish M., Hensel G., Kilian B., et al. Evolution of the grain dispersal system in barley // Cell. 2015. Vol. 162, No. 3. P. 527–539. doi: 10.1016/j.cell.2015.07.002
  2. Фигурин В.А. «Осеверение» люцерны // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 11. С. 28–30.
  3. Сеферова И.В., Вишнякова М.А. Генофонд сои из коллекции ВИР для продвижения агрономического ареала культуры к северу // Зернобобовые и крупяные культуры. 2018. № 3. С. 41–47. doi: 10.24411/2309-348X-2018-11030
  4. Антипова Н.Ю., Кашнова Е.В. Селекция скороспелых сортов перца для Сибири // МЦНП «Новая наука». 2020. С. 42–49. doi: 10.46916/13112020-2-978-5-00174-036-0
  5. Голубчиков Ю.Н. Горные колыбели приполярного земледелия // Гуманитарные исследования в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. 2014. № 1. С. 28–36.
  6. Вавилов Н.И. Проблемы происхождения, географии, генетики, селекции растений, растениеводства и агрономии // Избранные труды. Т. 5. Москва, Ленинград: Изд-во АН СССР, 1965.
  7. Laurie D.A., Pratchett N., Bezant J.H., Snape J.W. Genetic analysis of a photoperiod response gene on the short arm of chromosome 2(2H) of Hordeum vulgare (barley) // Heredity. 1994. Vol. 72, No. 6. P. 619–627. doi: 10.1038/hdy.1994.85
  8. Laurie D.A., Pratchett N., Bezant J.H., Snape J.W. RFLP mapping of five major genes and eight quantitative trait loci controlling flowering time in a winter × spring barley (Hordeum vulgare L.) cross // Genome. 1995. Vol. 38, No. 3. P. 575–585. doi: 10.1139/g95-074
  9. Fernández-Calleja M., Casas A.M., Igartua E. Major flowering time genes of barley: allelic diversity, effects, and comparison with wheat // Theor Appl Genet. 2021. Vol. 134, No. 7. P. 1867–1897. doi: 10.1007/s00122-021-03824-z
  10. Faure S., Turner A.S., Gruszka D., et al. Mutation at the circadian clock gene EARLY MATURITY8 adapts domesticated barley (Hordeum vulgare) to short growing seasons // PNAS. 2012. Vol. 109, No. 21. P. 8328–8333. doi: 10.1073/pnas.1120496109
  11. Kolmos E., Herrero E., Bujdoso N., et al. A reduced-function allele reveals that EARLY FLOWERING3 repressive action on the circadian clock is modulated by phytochrome signals in Arabidopsis // Plant Cell. 2011. Vol. 23, No. 9. P. 3230–3246. doi: 10.1105/tpc.111.088195
  12. Boden S.A., Weiss D., Ross J.J., et al. EARLY FLOWERING3 regulates flowering in spring barley by mediating gibberellin production and FLOWERING LOCUS T expression // Plant Cell. 2014. Vol. 26, No. 4. P. 1557–1569. doi: 10.1105/tpc.114.123794
  13. Zakhrabekova S., Gough S.P., Braumann I., et al. Induced mutations in circadian clock regulator Mat-a facilitated short-season adaptation and range extension in cultivated barley // PNAS. 2012. Vol. 109, No. 11. P. 4326–4331. doi: 10.1073/pnas.11130 09109
  14. Xia T., Zhang L., Xu J., et al. The alternative splicing of EAM8 contributes to early flowering and short-season adaptation in a landrace barley from the Qinghai-Tibetan Plateau // Theor Appl Genet. 2017. Vol. 130, No. 4. P. 757–766. doi: 10.1007/s00122-016-2848-2
  15. Dormling I., Gustafsson A., Jung H.R., Von Wettstein D. Phytotron cultivation of Svalöf’s Bonus barley and its mutant Svalöf’s Mari // Hereditas. 1966. Vol. 56, No. 2–3. P. 221–237. doi: 10.1111/j.1601-5223.1966.tb02078.x
  16. Yasuda S. Linkage of the earliness gene eak and its pleiotropic effects under different growth conditions // Berichte des Ohara Institutes für landwirtschaftliche Biologie. Okayama Universität. 1977. Vol. 17. P. 15–28.
  17. Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Звейнек И.А., Радченко Е.Е. Мутация eam8 у образца ячменя к-14891 из Дагестана // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2013. Т. 171. С. 33–37.
  18. Кошкин В.А., Мережко А.Ф., Матвиенко И.И. Влияние фотопериода и генов Ppd на морфофизиологические признаки гомозиготных линий пшеницы с различной фотопериодической чувствительностью // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 1998. № 4. С. 8–10.
  19. Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов // Генетика. 1997. Т. 33, № 4. С. 443–450.
  20. Анисимова И.Н., Алпатьева Н.В., Абдуллаев Р.А., и др. Скрининг генетических ресурсов растений с использованием ДНК-маркеров: основные принципы, выделение ДНК, постановка ПЦР, электрофорез в агарозном геле. Методические указания / под ред. Е.Е. Радченко. Санкт-Петербург: ВИР, 2018. 47 с. doi: 10.30901/978-5-905954-81-8
  21. Алпатьева Н.В., Антонова О.Ю., Радченко Е.Е., и др. ПЦР-диагностика вредных организмов гуара. Методические указания / под ред. Е.К. Потокиной. Санкт-Петербург: ВИР, 2019. doi: 10.30901/978-5-907145
  22. Al-Saghir M.G., Malkawi H.I., El-Oqlah A. Genetic Diversity in Hordeum spontaneum C. Koch of Northern Jordan (Ajloun Area) as Revealed by RAPD and AFLP Markers // Int J Botany. 2007. Vol. 3, No. 2. P. 172–178.
  23. Конарев В.Г., Гаврилюк И.П., Губарева Н.К., и др. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян. Санкт-Петербург: ВИР, 2000. 186 с.
  24. Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры. Москва: Колос, 1983. 320 с.
  25. Абдуллаев Р.А., Алпатьева Н.В., Лебедева Т.В., и др. Идентификация носителей аллеля mlo11(cnv2) устойчивости к мучнистой росе среди ячменей коллекции ВИР // Биотехнология и селекция растений. 2021. Т. 4, № 3. С. 37–44. doi: 10.30901/2658-6266-2021-3-o3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изучение фотопериодической чувствительности ячменя (Санкт-Петербург, Пушкин, 2021): а, b — в климатической камере; c — на фотопериодической площадке

Скачать (580KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электрофореграммы ПЦР фрагментов, полученных с помощью праймеров F2 и R2, позволяющих амплифицировать инвертированный фрагмент длиной 300 п. н., специфический для мутантов eam8.k. 1–4 — растения образца к-17545; 5, 6 — Kinai 5; 7 — Белогорский; М — маркер молекулярного веса

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фрагменты нуклеотидных последовательностей мутантного аллеля eam8.k у образца к-17545. В качестве референсного использовали инвертированный фрагмент образца Kinai 5 из информационной базы нуклеотидных последовательностей Blast GenBank: JN180297.1

Скачать (146KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электрофореграмма фрагментов, полученных при амлификации ДНК растений образца к-17545 и сорта Kinai 5 с праймером ОРА17. 1–6 — образец к-17545; 7, 8 — Kinai 5; М — маркер молекулярного веса

Скачать (85KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электрофореграмма запасных белков гордеинов в полиакриламидном геле. 1 и 2 — проанализированные зерновки (a–d) растений 1 и 2 образца к-17545; Ka и Kb — зерновки контрольного образца Kinai 5; α, β, γ и ω — зоны электрофоретического спектра гордеина [24]

Скачать (111KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022


 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах