АЛЕЛЬНИЙ СТАН ГЕНІВ СИСТЕМИ Ppd-1 ТА Vrn-1 У СОРТІВ ОЗИМОЇ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦІ ІНСТИТУТУ ЗРОШУВАНОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА НААН УКРАЇНИ

Автор(и)

  • А. О. Бакума Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Ukraine
  • Г. О. Чеботар Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра генетики та молекулярної біології, Ukraine
  • Ю. О. Лавриненко Інститут зрошуваного землеробства НААН України, Ukraine
  • С. В. Чеботар Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра генетики та молекулярної біології Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення НААН України, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2077-1746.2019.1(44).168799

Анотація

За допомогою ПЛР аналізу було визначено алельний стан генів системи Ppd-1 та Vrn-1 у 13 сортів озимої м’якої пшениці Інституту зрошуваного землеробства НААН України та проведено співставлення даних молекулярно-генетичного аналізу з даними польового досліду щодо строків колосіння та цвітіння. У досліджених сортів не визначено поліморфізму за системами генів Ppd-1 та Vrn-1. У всіх сортів детектовано генотип Ppd-D1a, Ppd-A1b, Ppd-B1b. Поєднання мутацій, виявлених в нуклеотидній послідовності гена Ppd-D1, відповідає гаплотипу VII. Також у сортів не виявлено збільшення копій гена Ppd-B1 (CNV). За системою Vrn-1 сорти мають рецесивний генотип за трьома локусами. Не визначено достовірної різниці між сортами за строками колосіння та цвітіння, усі сорти мають слабку фотоперіодичну чутливість.

Посилання

Bakuma A. O., Bulavka N. V., Chebotar S. V. (2016) «The genothypes of modern myronivsky varieties of winter wheat for Ppd-A1, Ppd-B1, Ppd-D1 genes and their sensitivity to photoperiod» [«Genotypy suchasnyx myronivs`kyx sortiv ozymoyi m'yakoyi pshenyci za Ppd-A1, Ppd-B1, Ppd-D1-genamy ta yix chutlyvist` do fotoperiodu»], Bulletin of ONU. Biology, 21, 1(38), рр. 75–78.

Balashova I. A., Fayt V. I. (2015) «Identification of alleles of the Ppd-D1 and Ppd-B1 genes of bread wheat with molecular markers: Methodical recommendations» [«Identyfikaciya aleliv geniv Ppd-D1 i Ppd-B1 pshenyci m'yakoyi za molekulyarnymy markeramy: Metodychni rekomendaciyi»], PBGI – NCSCI, 16 p.

Balashova I. A., Fayt V. I. (2016) «Development of DNA technology for identifying genes of the orthogonal series Ppd-1 of bread and durum wheat» [«Rozrobka DNK-texnologij identyfikaciyi geniv ortologichnoyi seriyi Ppd-1 m'yakoyi i tverdoyi pshenycz`»], Agricultural Biotechnology: Theoretical Developments and Implementation in Plant Selection, Оdesa: Astroprint, P. 9–19.

Vozhegova R. A., Malyarchuk M. P., Kokokhin S.V. et al. (2014) "Methods of field and laboratory research on irrigated lands" ["Metodyka pol'ovykh i laboratornykh doslidzhen' na zroshuvanykh zemlyakh"], Kherson: Publishing house Grin D. S., 286 p.

Musich V. M., Pilnnev V. V., Nefyodov A. V., Rabinovich S. V. (1996) «Photoperiodic sensitivity and adaptability of different varieties of winter wheat in the south of Ukraine» [«Fotoperiodychna chutlyvist` ta adaptyvnist` riznyx sortiv ozymoyi pshenyci na pivdni Ukrayiny»], Implementation of potential possibilities of varieties and hybrids Selection-genetic institute in the conditions of Ukraine, Odesa, рр. 76-83.

Potokina E. K., Koshkin V. A., Alekseeva E. A., Matvienko I. I., Bespalova L. A., Filobok V. А. (2012) «Сombinations of alleles of the Ppd and Vrn genes determine the heading time in common wheat varieties» [«Kombinatsiya alleley genov Ppd i Vrn i sroki kolosheniya u myagkoy pshenitsyi»], Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 16(1), рр. 77–86.

Stelmakh A. F., Fayt V. I. (2016) «Winter bread wheat adaptivity may be improved by increasing photosensitivity and vernalization requirement» [«Vozmozhnost uluchsheniya adaptivnosti ozimoy pshenitsyi putem usileniya fotoperiodizma i potrebnosti v yarovizatsii»], Anthology of scientific treatises of Plant Breeding and Genetics Institute — National Center of Seed and Cultivar Investigations, 27, рр. 103–108.

Stelmakh, A. F., Avsenin, V. I., Kucherov V. A., Voronin A. N. (1987) «Study of the role of genetic systems Vrn and Ppd in bread wheat» [«Izuchenie roli geneticheskih sistem Vrn i Ppd u myagkoy pshenitsyi»], Questions of genetics and breeding process of grain crops of KOTs SEV, Odessa (USSR), NIIR Praga Ruzyne (ChSSR), Issue 3, P.125 – 132.

Usik L. A., Basalii G. G., Kolesnikova N. D. (2015) «Innovative varieties of winter wheat of selection of the Institute of Irrigated Agriculture of the NAAS for irrigation conditions in the South of Ukraine» [«Innovacijni sorty pshenyci m'yakoyi ozymoyi selekciyi Instytutu zroshuvanogo zemlerobstva NAAN dlya umov zroshennya Pivdnya Ukrayiny»], Irrigation Agriculture, 64, рр. 139–142.

Fayt V. I., Balashova I. A., Fedorova V. R., Balvinska M. S. (2014) «Identification of bread wheat Ppd-1 genotypes by hybridological and STS-PCR analysis» [«Identifikatsiya genotipov Ppd-1 sortov myagkoy pshenitsyi metodami geneticheskogo i STS-PTsR analiza»], Plant physiology and genetics, 46, 4, рр. 325–336.

Filimonov V. M., Bakuma A. A., Chebotar G. A., Burdenyuk-Tarasevich L. A., Chebotar S. V. (2018) «PCR-analysis of photoperidous sensitivity genes in bread wheat varieities from Bilatserkovska Experimental Breeding Station» [«PLR-analiz geniv fotoperiodychnoyi chutlyvosti u sortiv m'yakoyi ozymoyi pshenyci selekciyi Bilocerkivs`koyi doslidno-selekcijnoyi stanciyi»] The Bulletin of Ukrainian Society of Geneticists and Breeders, 16, 2, рр. 217 – 226.

Chebotar G. О., Chebotar S. V., Toporash M. K., Bakuma A. O., Tytschenko V. M. (2017) «Characteristics of wheat varieties of Poltava State Agrarian Academy breeding with gene markers that determine important agronomical traits» [«Xarakterystyka sortiv pshenyci selekciyi Poltavs`koyi derzhavnoyi agrarnoyi akademiyi za dopomogoyu markeriv do geniv, shho vyznachayut` vazhlyvi gospodars`ko-agronomichni oznaky»], The Bulletin of Ukrainian Society of Geneticists and Breeders, 15, 2, рр. 187–195

Bassam B. J., Gresshoff P. M. (2007) «Silver staining of DNA in polyacrylamide gels», Nat. Protoc.,. 2, рр. 2649–2654

Beales J., Turner A., Griffiths S., Snape J. W., Laurie D. A. (2007) «Pseudo-Response Regulator is misexpressed in the photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum L.)», Theor. Appl. Genet, 115, рр. 721–733.

Chen F., Gao M. X., Zhang J. H., Zuo A. H, Shang X. L., Cui D. Q. (2013) «Molecular characterization of vernalization and response genes in bread wheat from the yellow and Huai Valley of China», BMC Plant Bio, 13, рр. 199.

Díaz A., Zikhali M., Turner, A., Isaac S. P., Laurie D. A. (2012) «Copy number variation affecting the Photoperiod-B1 and Vernalization-A1 genes is associated with altered flowering time in wheat (Triticum aestivum)». PLoS One, 7(3):e33234.

Dubcovsky J., Lijavetzky D., Appendino L., Tranquilli G. (1998) «Comparative RFLP mapping of Triticum monococcum genes controlling vernalization requirement», Theor Appl Genet, 97, рр. 968–975.

Fu D., Szűcs P., Yan L., Helguera M., Skinner J. S., Zitzewitz J. V. et al. (2005) «Large deletions within the first intron in VRN-1 are associated with spring growth habit in barley and wheat», Molecular Genetics and Genomics, 273, рр. 54–65

Guo Z., Song Y., Zhou R., Ren Z., Jia J. (2010) “Discovery, evaluation and distribution of haplotypes of the wheat Ppd-D1 gene”, New Phytol, 185, 3, рр. 841–851.

Kippes N., Debernardi J., Vasquez-Gross H. A., Akpinar B. A., Budak H., Kato K., Chao S., Akhunov E., Dubcovsky J (2015) «Identification of the VERNALIZATION 4 gene reveals the origin of spring growth habit in ancient wheats from South Asia», Proc Natl Acad Sci USA, 112, рр. E5401–E5410.

Kippes N., Guedira M., Lin L. et al. (2018) «Single nucleotide polymorphisms in a regulatory site of VRN-A1 first intron are associated with differences in vernalization requirement in winter wheat», Molecular Genetics and Genomics,293 (5), рр. 1231–1243.

Kiss T., Balla K., Veisz O., Láng L. et al. (2014) «Allele frequencies in the VRN-A1, VRN-B1 and VRN-D1 vernalization response and PPD-B1 and PPD-D1 photoperiod sensitivity genes, and their effects on heading in a diverse set of wheat cultivars (Triticum aestivum L.)», Molecular Breeding, 34(2), рр. 297–310.

Langer S. M., Longin C. F., Würschum T. (2014) «Flowering time control in European winter wheat», Front Plant Sci, 5, рр. 537.

Law C. N., Worland A. J., Giorgi B. (1975) «The genetic control of ear-emergence time by chromosomes 5A and 5D of wheat», Heredity, 36, рр. 49–58

Li G., Yu M., Fang T., Cao S., Carver B. F., Yan L. (2013) «Vernalization requirement duration in winter wheat is controlled by TaVRN-A1 at the protein level», The Plant Journal, 76, рр. 742–753.

Murray M. G., Thompson W. F. (1980) «Rapid isolation of high molecular weight plant DNA», Nucleic Acids Res., 8 (19). рр. 4321–4326.

Muterko A., Kalendar R., Cockram J., Balashova I. (2015) «Discovery, evaluation and distribution of haplotypes and new alleles of the Photoperiod-A1 gene in wheat», Plant Mol Biol, 88 (1–2), рр. 149–164.

Nishida H., Yoshida T., Kawakami K., Fujita M., Long B., Akashi Y., Laurie D. A., Kato K. (2013) «Structural variation in the 5′ upstream region of photoperiod-insensitive alleles Ppd-A1a and Ppd-B1a identified in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.), and their effect on heading time», Molecular Breeding, 31, рр. 27–37.

Pervaiz Z. H., Turi N .A., Khaliq I., Rabbani M. A., Malik S. A. (2011) «A modified method for high-quality DNA extraction for molecular analysis in cereal plants», Genet. Mol. Res, 10 (3), рр.1669 – 1673.

Pugsley A. T. (1971) «A genetic analysis of the spring–winter habit of growth in wheat», Australian Journal of Agricultural Research, 22 (1), рр. 21–31.

Shcherban A. B., Börner A., Salina E. A. (2014) «Effect of VRN1 and PPDD1 genes on heading time in European bread wheat cultivars», Plant Breeding, 134 (1), рр. 49 – 55.

Whittal A., Kaviani M., Graf R., Humphreys G., Navabi A. (2018) «Allelic variation of vernalization and photoperiod response genes in a diverse set of North American high latitude winter wheat genotypes», PLoS ONE, 13(8): e0203068.

Wilhelm E. P., Turner A. S., Laurie D. A. (2009) «Photoperiod insensitive Ppd-A1a mutations in tetraploid wheat (Triticum durum Desf.)», Theor Appl Genet, 118, 2, рр. 285–294.

Worland A. J., Borner A., Korzun V., Li W. M, Petrovic S., Sayers E. J. (1998) «The influence of photoperiod genes on the adaptability of European winter wheats», Euphytica, 100, рр. 385–394.

Worland A. J. (1996) «The influence of the flowering time genes on environmental adaptability in European wheats», Euphytica, 89, рр. 49–57.

Würschum T., Langer S. M., Longin C., Tucker M. R., Leiser W. L. (2018) «A three component system incorporating Ppd D1, copy number variation at Pp dB1, and numerous small effect quantitative trait loci facilitates adaptation of heading time in winter wheat cultivars of worldwide origin», Plant Cell Environ, 41, 6, рр. 1407–1416.

Xiao J., Xu S., Li C., Xu Y., Xing L. et al. (2014) «O-GlcNAc-mediated interaction between VER2 and TaGRP2 elicits TaVRN1 mRNA accumulation during vernalization in winter wheat», Nature Communications, 5, (4572).

Zhang X. K., Gao M., Wang S., Chen F., Cui D. (2015) «Allelic variation at the vernalization and photoperiod sensitivity loci in Chinese winter wheat cultivars (Triticum aestivum L.)», Front Plant Sci, 6, рр. 470.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-05-23

Номер

Розділ

Генетика, ЦИТОЛОГІЯ ТА МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ