Анализ интрогрессивных линий межвидовых гибридов гороха по компонентному составу белков семян

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

У гороха передача ценных аллелей дикого вида в гибриды и их использование в селекции затруднительны вследствие низкой скрещиваемости видов. В случаях получения гибридов остается открытым вопрос о степени интрогрессии чужеродного материала. В статье приводятся результаты оценки результативности осуществленных авторами скрещиваний культурного гороха (Pisum sativum) c диким видом P. fulvum на основе анализа компонентного состава белков семян родителей и гибридных линий BC2F5, полученных путем двух возвратных скрещиваний. Анализ эффективности интрогрессии генетического материала родителей по каждой полиморфной позиции электрофоретического спектра показал, что соотношение фактических частот компонентов культурного и дикого видов у гибридов соответствовало ожидаемому уровню в 73 % позиций спектра. Эффективность интрогрессии генов, отвечающих за отдельные белковые компоненты, характерные для дикого вида, у межвидовых гибридов гороха при отсутствии отбора существенно превышала ожидаемый уровень.

Об авторах

Сергей Васильевич Бобков

ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур»

Email: svbobkov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8146-0791

канд. с.-х. наук, заведующий лабораторией физиологии и биохимии растений

Россия, Орел

Иван Александрович Бычков

ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур»

Email: ivan.a.b@mail.ru

младший научный сотрудник, лаборатория физиологии и биохимии растений

Россия, Орел

Татьяна Николаевна Селихова

ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур»

Email: tat.selihowa@yandex.ru

канд. биол. наук, старший научный сотрудник, лаборатория физиологии и биохимии растений

Орел

Елена Викторовна Семенова

ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.semenova@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0002-2637-1091

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, отдел генетических ресурсов зернобобовых культур

Россия, Санкт-Петербург

Маргарита Афанасьевна Вишнякова

ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

Email: m.vishnyakova.vir@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2808-7745

д-р биол. наук, заведующая отделом, отдел генетических ресурсов зернобобовых культур

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. McCouch S, Baute GJ, Bradeen J, et al. Agriculture: feeding the future. Nature. 2013;499(7456): 23-24. https://doi.org/10.1038/499023a.
  2. Dempewolf H, Baute G, Anderson J, et al. Past and future use of wild relatives in crop breeding. Crop Science. 2017;57:1070-1082. https://doi.org/10.2135/cropsci2016.10.0885.
  3. Smýkal P, Kenicer G, Flavell AJ, et al. Phylogeny, phylogeography and genetic diversity of the Pisum genus. Plant Genetic Resources. 2011;9(1):4-18. https://doi.org/10.1017/s147926211000033x.
  4. Костерин О.Э. Перспективы использования диких сородичей в селекции гороха (Pisum sativum L.) // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2015. – T. 19. – № 2. – C. 4–14. [Kosterin OE. Prospects of the use of wild relatives for pea (Pisum sativum L.) breeding. Vavilov journal of genetics and breeding. 2015;19(2):4-14. (In Russ.)]. https://doi.org/10.18699/VJ15.019.
  5. Ochatt SJ, Benabdelmouna A, Marget P, et al. Overcoming hybridization barriers between pea and some of its wild relatives. Euphytica. 2004;137(1):353-359. https://doi.org/10.1023/b: euph.0000040476. 57938.81.
  6. Byrne OM, Hardie DC, Khan TN, et al. Genetic analysis of pod and seed resistance to pea weevil in a Pisum sativum × P. fulvum interspecific cross. Austral J Agricultural Res. 2008;59(9):854-862. https://doi.org/10.1071/ar07353.
  7. Clement SL, McPhee KE, Elberson LR, Evans MA. Pea weevil, Bruchus pisorum L. (Coleoptera: Bruchidae), resistance in Pisum sativum × Pisum fulvum interspecific crosses. Plant Breeding. 2009;128(5):478-485. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2008.01603.x.
  8. Ali SM, Sharma B, Ambrose MJ. Current status and future strategy in breeding pea to improve resistance to biotic and abiotic stresses. Euphytica. 1994;73 (1-2):115-126. https://doi.org/10.1007/bf00027188.
  9. Fondevilla S, Avila CM, Cubero JI, Rubiales D. Response of Micosphaerella pinodes in a germplasm collection of Pisum ssp. Plant Breeding. 2005;124(3):313-315. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2005.01104.x.
  10. Carrillo E, Rubiales D, Pérez-de-Luque A, Fondevilla S. Characterization of mechanisms of resistance against Didymella pinodes in Pisum spp. Eur J Plant Pathol. 2013;135(4):761-769. https://doi.org/10.1007/s10658-012-0116-0.
  11. Fondevilla S, Torres AM, Moreno MT, Rubiales D. Identification of a new gene for resistance to powdery mildew in Pisum fulvum, a wild relative of pea. Breed Sci. 2007;57(2):181-184. https://doi.org/10.1270/jsbbs.57.181.
  12. Barilli E, Satovic Z, Rubiales D, Torres A. Mapping of quantitative trait loci controlling partial resistance against rust incited by Uromyces pisi (Pers.) Wint. in a Pisum fulvum L. intraspecific cross. Euphytica. 2010;175(2):151-159. https://doi.org/10.1007/s10681-010-0141-z.
  13. Rubiales D, Moreno MT, Sillero JC. Search for resistance to crenata broomrape (Orobanche crenata Forsk.) in pea germplasm. Genet Res Crop Evol. 2005;52(7):853-861. https://doi.org/10.1007/s10722- 003-6116-3.
  14. Clement SL, Hardie DC, Elberson R. Variation among accessions of Pisum fulvum for resistance to pea weevil. Crop Science. 2002;42(6):2167-73. https://doi.org/10.2135/cropsci2002.2167.
  15. Fondevilla S, Cubero JI, Rubiales D. Confirmation that the Er3 gene, conferring resistance to Erysiphe pisi in pea, is a different gene from er1 and er2 genes. Plant Breeding. 2011;130(2):281-282. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2010.01769.x.
  16. Aryamanesh N, Byrne O, Hardie DC, et al. Large-scale density-based screening for pea weevil resistance in advanced backcross lines derived from cultivated field pea (Pisum sativum) and Pisum fulvum. Crop Pasture Science. 2012;63(7):612-618. https://doi.org/10.1071/cp12225.
  17. Baranyi M, Greilhuber J, Swiecicki WK. Genome size in wild Pisum species. Theor Appl Genet. 1996;93(5-6): 717-721. https://doi.org/10.1007/bf00224067.
  18. Errico A, Conicella C, Venora G. Karyotype studies on Pisum fulvum аnd Pisum sativum using a chromosome image analysis system. Genome. 1991;34(1):105-108. https://doi.org/10.1139/g91-017.
  19. Bogdanova VS, Kosterin OE. Hybridization barrier between Pisum fulvum Sibth. et Smith and P. sativum L. is partly due to nuclear-chloroplast incompatibility. Pisum Genet. 2007;39:8-9.
  20. De Martino T, Errico A, Lassandro A, Conicella C. Distorting segregation resulting from pea chromosome reconstruction with alien segments from Pisum fulvum. J Heredity. 2000;91(4):322-325. https://doi.org/10.1093/jhered/91.4.322.
  21. Kosterin OE, Bogdanova VS, Galieva ER. Reciprocal compatibility within the genus Pisum L. as studied in F1 hybrids. 2. Crosses involving P. fulvum Sibth. et Smith. Gen Res Crop Evol. 2019;66(2):383-399. https://doi.org/10.1007/s10722-018-0714-6.
  22. Weeden NF. Genetic changes accompanying the domestication of Pisum sativum: is there a common genetic basis to the ‘Domestication syndrome’ for legumes? Ann Botan. 2007;100(5):1017-1025. https://doi.org/10.1093/aob/mcm122.
  23. Бобков С.В., Селихова Т.Н. Получение межвидовых гибридов для интрогрессивной селекции гороха // Экологическая генетика. – 2015. – T. 13. – № 3. – С. 40–49. [Bobkov SV, Selikhova TN. Obtaining interspecific hybrids for introgressive pea breeding. Russ J Genet Appl Res. 2017;7:145-152. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s2079059717020046.
  24. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений (официальное издание). – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. – 516 с. [State register for selection achievements admitted for usage (national list). Vol. 1. Plant varieties (official publication). Moscow: Rosinformagrotekh; 2019. 516 p. (In Russ.)]
  25. Бобков С.В., Селихова Т.Н. Интрогрессия доминантного гена устойчивости к мучнистой росе из генома дикого вида гороха Pisum fulvum // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2018. – № 4. – С. 20–24. [Bobkov SV, Selikhova TN. Introgression of a dominant gene conferring resistance to powdery mildew from genome of pea wild species Pisum fulvum. Zernobobovye i krupyanye kul’tury. 2018;(4):20-24. (In Russ.)]. https://doi.org/10.24411/2309-348X-2018-11044.
  26. Конарев В.Г. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян. – СПб.: ВИР, 2000. – 186 с. [Konarev VG. Identifikatsiya sortov i registratsiya genofonda kul’turnykh rasteniy po belkam semyan. Saint Petersburg: All-Russian Institute of plant genetic resources. N.I. Vavilova; 2000. 186 p. (In Russ.)]
  27. Tzitzikas EN, Vincken JP, Groot J, et al. Genetic variation in pea seed composition. J Agric Food Chem. 2006;54(2):425-433. https://doi.org/10.1021/jf0519008.
  28. Szimanowska U, Jakubczyk A, Baraniak B, Kur A. Characterizaton of lipoxigenase from pea seeds (Pisim sativum var. Telephone L.). Food Chemistry. 2009;116(4):906-910. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.03.045.
  29. O’Kane FE, Happe PR, Vereijken JM, et al. Heat-induced gelation of pea legumin: comparison with soybean glycinin. J Agric Food Chem. 2004;52(16): 5071-5078. https://doi.org/10.1021/jf035215h.
  30. Бобков С.В., Лазарева Т.Н. Компонентный состав электрофоретических спектров запасных белков межвидовых гибридов гороха // Генетика. – 2012. – Т. 48. – № 1. – С. 56–61. [Bobkov SV, Lazareva TN. Band composition of electrophoretic spectra of storage proteins in interspecific pea hybrids. J Genet. 2012;48(1):47-52. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s1022795411110068.
  31. Bourgeois M, Jacquin F, Savois V, et al. Dissecting the proteome of pea mature seeds reveals the phenotypic plasticity of seed protein composition. Proteomics. 2009;9(2):254-271. https://doi.org/10.1002/pmic.200700903.
  32. Rieseberg LH, Linder CR, Seiler GJ. Chromosomal and genic barriers to introgression in Helianthus. Genetics. 1995;141:1163-1171.
  33. Turner TL, Hahn MW, Nuzhdin SV. Genomic islands of speciation in Anopheles gambiae. PLoS Biol. 2005;3: e285. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030285.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электрофоретические спектры белков семян родителей гибридной комбинации сорта Стабил × и-609881 (P. fulvum) и семян интрогрессивных линий гороха. Интрогрессивные линии: 1 — А1; 2 — А2; 4 — А3; 5 — А4; 6 — А5; 7 — А6; 8 — А7; 9 — А8; 10 — А9; 11 — А10; 12 — А11; 13 — А12; 14 — А13. Родители: 15, 16 — и-609881 (P. fulvum); 17, 18 — сорт Стабил. Белки семян сои сорта Ланцетная локализованы в 3-м спектре

Скачать (308KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электрофоретические спектры белков семян сорта Стабил: 1–3 — спектры, полученные в присутствии меркаптоэтанола, 4–9 — спектры без меркаптоэтанола, 6 — спектр сои. В отсутствие меркаптоэтанола легумин локализуется преимущественно в области 60–65 кДа. В присутствии меркаптоэтанола молекула легумина диссоциирует на 2 субъединицы с молекулярными массами 35–46 и 21–23 кДа

Скачать (243KB)
Метаданные

© Бобков С.В., Бычков И.А., Селихова Т.Н., Семенова Е.В., Вишнякова М.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах