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


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».