Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack)
Представлено экспериментальное обоснование классификации тритикале на основе генетических факторов формирования и стабилизации геномагетероплазматических амфидиплоидов. Предложена система рода ×Triticosecale Wittmack, включающая виды полиплоидного ряда, гетероплазматические подвиды, учитывающая эво...
Saved in:
| Published in: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177437 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) / И.А. Гордей, Н.Б. Белько, О.М. Люсиков // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 32-37. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-177437 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гордей, И.А. Белько, Н.Б. Люсиков, О.М. 2021-02-15T17:13:09Z 2021-02-15T17:13:09Z 2010 Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) / И.А. Гордей, Н.Б. Белько, О.М. Люсиков // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 32-37. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177437 Представлено экспериментальное обоснование классификации тритикале на основе генетических факторов формирования и стабилизации геномагетероплазматических амфидиплоидов. Предложена система рода ×Triticosecale Wittmack, включающая виды полиплоидного ряда, гетероплазматические подвиды, учитывающая эволюционные и прикладные аспектыих создания, селекциии производства. Experimental substantiation of triticale classification was presented on the basis ofgenetic factors of formation and stabilization of heteroplasmic amphidiploid genome.The genus ×Triticosecale Wittmack system including species of a polyploid series andheteroplasmic subspecies, taking into account evolutionary and applied aspects of theirdevelopment, breeding and production was proposed ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Еволюція геномів у природі та експерименті Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) |
| spellingShingle |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) Гордей, И.А. Белько, Н.Б. Люсиков, О.М. Еволюція геномів у природі та експерименті |
| title_short |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) |
| title_full |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) |
| title_fullStr |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) |
| title_full_unstemmed |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) |
| title_sort |
генетическое обоснование системы рода тритикале (×triticosecale wittmack) |
| author |
Гордей, И.А. Белько, Н.Б. Люсиков, О.М. |
| author_facet |
Гордей, И.А. Белько, Н.Б. Люсиков, О.М. |
| topic |
Еволюція геномів у природі та експерименті |
| topic_facet |
Еволюція геномів у природі та експерименті |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фактори експериментальної еволюції організмів |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| description |
Представлено экспериментальное обоснование классификации тритикале на основе генетических факторов формирования и стабилизации геномагетероплазматических амфидиплоидов. Предложена система рода ×Triticosecale Wittmack, включающая виды полиплоидного ряда, гетероплазматические подвиды, учитывающая эволюционные и прикладные аспектыих создания, селекциии производства.
Experimental substantiation of triticale classification was presented on the basis ofgenetic factors of formation and stabilization of heteroplasmic amphidiploid genome.The genus ×Triticosecale Wittmack system including species of a polyploid series andheteroplasmic subspecies, taking into account evolutionary and applied aspects of theirdevelopment, breeding and production was proposed
|
| issn |
2219-3782 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177437 |
| citation_txt |
Генетическое обоснование системы рода тритикале (×Triticosecale Wittmack) / И.А. Гордей, Н.Б. Белько, О.М. Люсиков // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2010. — Т. 8. — С. 32-37. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gordeiia genetičeskoeobosnovaniesistemyrodatritikaletriticosecalewittmack AT belʹkonb genetičeskoeobosnovaniesistemyrodatritikaletriticosecalewittmack AT lûsikovom genetičeskoeobosnovaniesistemyrodatritikaletriticosecalewittmack |
| first_indexed |
2025-11-25T13:11:07Z |
| last_indexed |
2025-11-25T13:11:07Z |
| _version_ |
1850512826087505920 |
| fulltext |
32
ЕВОЛЮЦІЯ ГЕНОМІВ У ПРИРОДІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТІ
ГОРДЕЙ И.А., ЛЮСИКОВ О.М., БЕЛЬКО Н.Б.
Институт генетики и цитологии НАН Беларуси,
Беларусь, 220072, Минск, ул. Академическая, 27, e-mail: I.Gordej@igc.bas-net.by
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ РОДА
ТРИТИКАЛЕ (×TRITICOSECALE WITTMACK)
Разработка классификации синтетических гибридогенных амфиплоид-
ных видов, полученных экспериментально объединением дивергированных
геномов, имеет особое значение и требует тщательного анализа. Каждый
новый синтетический вид должен иметь название и место в системе рода.
Амфиплоидный род тритикале (×Triticosecale Wittmack = Triticum L. × Se-
cale L.) относится к подтритбе пшенициевых (Triticinae Benth.) трибы
Triticeae (Hordeae) семейства злаков (Роасеае Barnh., или Gramineae Juss.)
порядка однодольных трав (Poales Small). Он включает синтетические виды
фертильных реципрокных межродовых гибридов между представителями
родов пшеницы (Triticum L.) и ржи (Secale L.), различающиеся плоидностью,
происхождением и хромосомным составом геномов.
Реальность рода ×Тритикале (×Triticosecale Wittmack) не вызывает
сомнений. Виды тритикале репродуктивно изолированы от исходных видов
пшеницы и ржи и отличаются от них происхождением, кариотипически, по
совокупности морфогенетических признаков, селекционной проработкой
и ареалом распространения. За последние 40 лет интенсивной селекции
создан обширный исходный материал и новые высокоурожайные сорта
озимых и яровых тритикале. По данным ETDB (The European Triticale Data-
base) объем мировой коллекции тритикале вырос с 5203 образцов из 9 гене-
тических банков в 1999 г. до 11 721 образца из 23 генбанков 18 стран в 2006 г.:
2056 образцов зарегистрированы в SIMMYT (Мехико), 7788 образцов про-
исходят из Европы, включая коллекцию из 3876 образцов ВИР (VIR) [1].
Тетраплоидные тритикале (Triticosecale tetraploidii (lebedevii) Kurk.,
AARR, BBRR, DDRR, A/B/DRR, 2n=4x=28) включают в состав ядра диплоид-
ный RR-геном ржи и диплоидный или рекомбинантный набор хромосом
A-, B- и D-геномов пшеницы. Составляют около 3,2% генофонда тритикале.
В коллекции ВИР представлены 124 образцами. Растения по морфологи-
ческим признакам занимают промежуточное положение между пшеницей
и рожью. Признаки ржи выражены сильнее, чем у гексаплоидных и окто-
плоидных тритикале. Тетраплоидные тритикале — озимые, редко яровые,
самоопылители, склонные к перекрестному опылению. Используются для
реконструкции генома тритикале.
Гексаплоидные тритикале (Triticosecale hexaploidii (derzhavinii) Kurk.
Et Filat., T/AABBRR, S/RRAABB, 2n=6x=42) включают в состав ядра дипло-
идные наборы хромосом A-, B-геномов и R-генома ржи. Составляют более
90% генофонда тритикале. В коллекции ВИР представлены 3492 образцами.
33
По морфобиологическим признакам они занимают промежуточное поло-
жение между пшеницей и культурной рожью. Тритикале морфологически
ближе к пшенице, а у секалотрикум более выражены признаки ржи. Образ
жизни — озимые и двуручки, самоопылители со слабой склонностью к пере-
кресту. Имеют оптимальный уровень плоидности, наиболее продуктивны и
широко используются в производстве.
Октоплоидные тритикале (Triticosecale rimpaui Wittm., AABBDDRR,
2n=8x=56) включают в состав ядра диплоидные наборы хромосом A-, B-,
D-геномов пшеницы и R-генома ржи. Составляют около 6,7% генофонда
тритикале. В коллекции ВИР представлены 260 образцами. Октоплоидные
тритикале по морфологическим признакам ближе к гексаплоидной пшенице.
Образ жизни — озимый, реже яровой, самоопылители со слабой склонно-
стью к перекрестному опылению. Цитологически недостаточно стабильны,
используются для реконструкции генома тритикале [2].
Селекционно-генетический анализ генофонда тритикале показал, что
у них недостаточно реализован генетический потенциал ржи. Для решения
проблемы недостаточной экспрессии ржаного компонента полигенома с
целью повышения адаптивного потенциала и устойчивости к болезням, уве-
личения генотипической изменчивости, расширения генофонда и ареала
распространения тритикале предлагается синтез ржано-пшеничных амфи-
диплоидов с цитоплазмой ржаного типа — секалотрикум [3, 4].
В ИГиЦ НАН Беларуси разработан эффективный способ получения
секалотритикум на основе гибридизации тетраплоидной ржи (RRRR,
2n=4х=28) с гексаплоидными тритикале (AABBRR, 2n=6х=42) и одно-
двукратного беккроссирования полученных ржано-тритикальных гибридов
F1 (RRABR, 5х=35) на тритикале (рис. 1). Создан генофонд стабильных
гексаплоидных секалотритикум (RRAABB, 2n=42), включающий более
50 образцов.
Triticale
AABBRR
2n = 6x = 42
S. cereale
RRRR
2n = 4x = 28
♂♀
ABR
чНГ
R7A7B7
x=21
F1
RRABR
5x = 35
Triticale
AABBRR
2n = 6x = 42
♂ ♀
Secalortiticum
RRAABB
2n = 6x = 42
Рис. 1. Метод синтеза секалотритикум
34
На основе результатов молекулярно-цитогенетических исследований
формирования и стабилизации генома секалотритикум предложена система
взаимосвязанных генетических факторов коадаптивных процессов форми-
рования, реорганизации и стабилизации гибридного полигенома секало-
тритикум (рис. 2), включая экспериментально обоснованные механизмы
формирования разнокачественных гамет с различным хромосомным соста-
вом у межродовых ржано-тритикальных гибридов F1, основанные на особен-
ностях взаимодействия специфических генетических систем контроля мейо-
за исходных видов (Ph, Sy, Edu и др.) в условиях различных типов исходных
цитоплазм.
Создание гетероплазматических тритикале и необходимость их инди-
видуальной селекции требует нового подхода к систематике рода Triticosecale
Wittm.
Рис. 2. Система факторов формирования и стабилизации генома секалотритикум
35
Существующие критерии классификации аллополипплоидов (табл. 1)
имеют ряд ограничений:
— размытость границ таксонов в результате совместного действия
естественного и искусственного отбора, миграции и смешения ареалов
возделываемых форм;
— несоответствие современной базе знаний о структурно-функциональ-
ной организации генома и неучтенность путей и селекционной продвину-
тости синтетических аллополиплоидных видов (разных типов тритикале);
— искусственный утилитарный характер, не учитывающий филогению
амфиплоидных видов, что подтверждается молекулярно-генетическим ана-
лизом [5].
Результаты сравнительного анализа гетероплазматических ×Triticale
(гексаплоидных тритикале и секалотритикум) показали, что (табл. 2):
— результаты реципрокных скрещиваний cекалотрикум с тритикале
отличаются;
— секалотритикум и тритикале частично репродуктивно изолированы
в силу проведения индивидуальных схем селекции;
— они различаются по плазмагенам (плазматипы ржи и пшеницы) и, со-
ответственно, по цитоплазматическим признакам;
— роль базового генома при аллополиплоидии у них выполняют геномы
различного происхождения (AA-геном у тритикале и RR-геном у секало-
тритикум);
— секалотритикум и тритикале имеют кариотипические различия в
связи со спецификой коадаптивных процессов стабилизации полигенома;
— они отличаются генотипически по экспрессии генов и степени выра-
женности признаков исходных видов.
Таблица 1
Известные подходы в систематике ×Тритикале
Автор Критерии систематики хТритикале
Г. Каттерман по происхождению (гетерогеномные и гомогеномные)
А.Ф. Шулындин по родословной в зависимости от способа получения
(двухвидовые, вторичные. трехвидовые и пр.)
Ю.Г. Сулима,
Л.К. Сечняк
по гомо/гетерогетерогеномности и дозовым соотношени-
ям генетического материала исходных видов (гомогеном-
ные, гетерогеномные, хромосомно-замещенные)
В.Ф. Дорофеев,
Т.В. Охотникова,
Э.Ф. Мигушова
по составу, происхождению и разнокачественности от-
дельных геномов и хромосом
У.К. Куркиев,
А.А. Филатенко
по уровню плоидности (тетра-, гекса-, октоплоидные)
36
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесооб-
разности выделения гетероплазматических гексаплоидных тритикале с
цитоплазмой пшеницы (ssp. triticale Tscherm ) и ржи (ssp. secalotriticum, син.
secalotricum Rozenst., et Mittelst.) в ранг подвидов в системе рода тритикале
(ґTriticosecale Wittm.), включающей виды полиплоидного ряда (тетра-, гекса-
и октоплоидные) (рис. 3).
Внутриродовая классификация тритикале на гетероплазматические
подвиды, а далее — на разновидности, целесообразна для всех уровней
плоидности (видов), способствует развитию дифференциальной селекции,
описанию, стандартизации и оценке сортов на патентоспособность (тест
ООС) в соответствии с хозяйственно-экономическими потребностями,
агротехнологиями и с учетом генетических особенностей, адаптивности,
Таблица 2
Генетические отличия гетероплазматических гексаплоидных ×Тритикале
Показатели Тритикале Секалотритикум
Плазмагены (геномы
пластид и
митохондрий)
Пшеничный плазматип
T/RRAABB
Ржаной плазматип
S/RRAABB
Реципрокная скрещи-
ваемость, %
Тритикале х Секалотрити-
кум
32,38%
Секалотритикум х Три-
тикале
47,95%
Генетические основы
совместимости
Про- и постгамные факторы
несовместимости пшеницы
Нарушение синтеза /
функции пестичных
РНК-аз ржи
Базовый геном AA-геном пшеницы RR-геном ржи
Специфичность мейоза Нестабильное деление ге-
номов ржи в условиях пше-
ничной цитоплазмы
Нормализация деления
генома ржи в условиях
ржаной цитоплазмы
Стабилизация генома ~F7 ~F5
Экспрессия генов Неполная экспрессия гено-
ма ржи
Более полная экспрессия
генома ржи
(ω2,3,4-секалины)
Эффект взаимодействия
генетических систем
контроля мейоза исход-
ных видов
Ph, I/Edu и др. пшеницы
>>
Sy, P/Edu и др. ржи
Ph, I/Edu и др. пшеницы
< >
Sy, P/Edu и др. ржи
Репродуктивная изоля-
ция
Частичная — тритикале и секалотритикум репродук-
тивно изолированы в силу проведения индивидуаль-
ных схем селекции
37
f. × Triticosecale Wittm.
sp. Triticosecale rimpaui Wittm.
Тритикале Римпау (1891)
AABBDDRR, 2n = 56
sp. Triticosecale lebedevii Kurk.
Тритикале Лебедева (1932)
AARR, BBRR, DDRR, A/BRR, 2n = 28
ssp. secalotriticum Rozenst. et Mittelst.
(ssp. secalotricum)
S/RRAABB, 2n = 42
sp. Triticosecale derzhavinii Kurk. et A. Filat.
Тритикале Державина (1936)
AABBRR, 2n = 42
ssp. triticale Tscherm.
W/AABBRR, 2n = 42
ареалов распространения и селекционной продвинутости различных типов
тритикале и секалотритикум. Предложенная система рода ×Triticosecale
Wittm. в значительной степени учитывает эволюционные и прикладные
аспекты создания, селекции и производства тритикале.
Литература
1. Мережко А.Ф. Генетические ресурсы тритикале // Генетические ресурсы
культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы: Тезисы докла-
дов II Вавиловской междунар. конф.— Санкт-Петербург, 26–30 ноября 2007 г.—
СПб.: ВИР, 2007.— С. 541–543.
2. Куркиев У.К., Филатенко А.А. Классификация рода ×Triticisecale Wittm. //
Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы,
перспективы: Тезисы докладов II Вавиловской междунар. конф.— Санкт-Петербург,
26–30 ноября 2007 г.— СПб.: ВИР, 2007.— С. 28–30.
3. Гордей И.А., Гордей Г.М., Новикова Л.В. Создание ржано-пшеничных амфи-
диплоидов (секалотритикум) // Генетика.— 1996.— Т.32, №6.— С. 783–787.
4. Люсиков О.М., Белько Н. Б., Щетько И. С., Гордей И.А. Создание ржано-
пшеничных амфидиплоидов с цитоплазмой ржи — секалотритикум (RRAABB,
2n=42): особенности мейоза у ржано-тритикальных гибридов F1 (RRABR, 5х=35) //
Генетика.— 2005.— Т.41, №7.— С. 902–909.
5. Гончаров Н.П., Кондратенко Е.Я. Происхождение, доместикация и эволюция
пшениц // Вестник ВОГиС.— 2008.— Т.12, №6.— С. 159–179.
Резюме
Представлено экспериментальное обоснование классификации тритикале на
основе генетических факторов формирования и стабилизации генома гетероплазма-
тических амфидиплоидов. Предложена система рода ×Triticosecale Wittmack,
включающая виды полиплоидного ряда, гетероплазматические подвиды, учиты-
вающая эволюционные и прикладные аспекты их создания, селекции и производства.
Experimental substantiation of triticale classification was presented on the basis of
genetic factors of formation and stabilization of heteroplasmic amphidiploid genome.
The genus ×Triticosecale Wittmack system including species of a polyploid series and
heteroplasmic subspecies, taking into account evolutionary and applied aspects of their
development, breeding and production was proposed.
Рис. 3. Система рода Тритикале (×Triticosecale Wittm.)
38
ЖМУРКО В.В.
Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина,
Украина, 61077, Харьков, пл. Свободы,
4, e-mail vasily.v.zhmurko@univer.kharkov.ua
ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТОВ ГЕНОВ PPD
НА ТЕМПЫ РАЗВИТИЯ СОРТОВ
И ГИБРИДОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Проявление эффектов генов Ppd и на темпы развития сортов и изоген-
ных линий пшеницы достаточно хорошо исследовано. Показаны различия
по степени замедления развития под влиянием сокращения продолжи-
тельности фотопериода (фотопериодическая чувствительность, ФПЧ)
значительного количества сортов, а также изогенных линий озимой пшеницы
в зависимости от состояния конкретных локусов генов Ppd (доминантное/
рецессивное) [4, 6, 7, 8].
Принципиальная схема проведения опытов по выявлению эффектов
генов Ppd у озимой пшеницы почти во всех работах включала обязательную
яровизацию, после чего растения выращивали в условиях разного фотопе-
риода для определения ФПЧ [4, 6]. Вместе с тем, было показано, что ряд
сортов озимой пшеницы при повышенной температуре (18–20 °С, то есть
без яровизации) проявляли способность колоситься, но только в условиях
короткого дня, а ряд — не проявляли такой способности [3]. Был сделан
вывод, что первая группа сортов способна проходить яровизацию при
повышенной температуре на коротком дне, а вторая в этих условиях не
способна проходить эту стадию развития [3].
Результаты изучения реакции 54 сортов озимой пшеницы на фотопе-
риод, полученные нами [1, 5], показали, что при 18–20 °С, когда не возможна
яровизация, на фоне 8-, 16- и 24-часового фотопериода, в исследованной
популяции выделялись группы сортов, которые различались по скорости
перехода к колошению. Первая из них в условиях короткого дня переходила
к колошению на 29–40 дней раньше, чем при 16- и 24-часовом фотопериоде.
Сорта второй группы — наоборот, на 10–12 дней задерживали колошение
на 8-часовом дне. У третьей группы сортов колошение наступало практиче-
ски в одни и те же сроки при разной продолжительности фотопериода.
В соответствии с терминологией, принятой для обозначения фотопериодиче-
ской реакции растений, первая группа сортов названа нами короткодневными
(КД), вторая — длиннодневными (ДД) и третья — фотопериодически ней-
тральными (НР) [1, 5]. Под влиянием прерывания темного периода светом
в короткодневном фотопериодическом цикле на фоне 18–20 °С, то есть без
яровизации. КД сорта в наших опытах замедляли переход к колошению или
даже не переходили к нему, в то время как ДД и НР сорта не изменяли сроки
перехода к колошению. Эти эффекты у сортов с различной фотопериодиче-
ской реакцией не проявлялся, если они проходили яровизацию при 5–7 °С
[2]. Отметим, что замедление перехода в генеративное состояние под влия-
|