Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции

Исследовано аллельное состояние локуса Lr34, связанного с устойчивостью к бурой ржавчине, у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) украинской селекции. Для определения аллельного состояния был использован кодоминантный молекулярно-генетический маркер cssfr5. Сорта, у которых выявлен алл...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Карелов, А.В., Пирко, Я.В., Козуб, Н.А., Созинов, И.А., Пирко, Н.Н., Литвиненко, Н.А., Лыфенко, С.Ф., Колючий, В.Т., Блюм, Я.Б., Созинов, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2011
Назва видання:	Цитология и генетика
Теми:	Оригинальные работы
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66857
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции / А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н.Н. Пирко, Н.А. Литвиненко , С.Ф. Лыфенко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, А.А. Созинов // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66857
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-668572025-02-23T17:35:53Z Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции Ідентифікація алельного стану гена стійкості до бурої іржі Lr34 у сортів озимої м’якої пшениці української селекції Identification of allelic state of leaf rust-resistance Lr34 gene in the cultivars of soft winter wheat of Ukrainian breeding Карелов, А.В. Пирко, Я.В. Козуб, Н.А. Созинов, И.А. Пирко, Н.Н. Литвиненко, Н.А. Лыфенко, С.Ф. Колючий, В.Т. Блюм, Я.Б. Созинов, А.А. Оригинальные работы Исследовано аллельное состояние локуса Lr34, связанного с устойчивостью к бурой ржавчине, у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) украинской селекции. Для определения аллельного состояния был использован кодоминантный молекулярно-генетический маркер cssfr5. Сорта, у которых выявлен аллель Lr34(+), отнесены к потенциально «устойчивым», а те, у которых обнаружен аллель Lr34(–) «чувствительным». Проанализирована коллекция из 81 сортов, созданных в основных селекционных центрах Украины. Аллель Lr34(+) идентифицирован у 44 % проанализированных сортов. Проведено сравнение полученных результатов с обобщенными данными по устойчивости к бурой ржавчине сортов пшеницы из различных стран. Досліджено алельний стан локусу Lr34, що пов’язаний з чутливістю до бурої іржі, серед сортів озимої пшениці (Triticum aestivum L.) української селекції. Для встановлення алельного стану був використаний кодомінантний молекулярно-генетичний маркер cssfr5. Сорти, у яких встановлений алель Lr34(+), віднесені до потенційно «стійких», а ті, в яких було виявлено алель Lr34(–) – до «чутливих». Проаналізовано колекцію з 81 сорту, що створені в основних селекційних центрах України. Алель Lr34(+) ідентифіковано у 44 % проаналізованих сортів. Проведено порівняння отриманих результатів з узагальненими даними щодо стійкості до бурої ржі сортів пшениці з різних країн. The distribution of alleles at the Lr34 locus associated with leaf rust resistance among winter common wheat (Triticum aestivum L.) cultivars of Ukrainian breeding was studied. Co dominant molecular genetic marker cssfr5 was used for detection of the allelic condition of the Lr34 locus. The cultivars with detected allele Lr34(+) were identified as potentially «resistant» and the cultivars in which detected allele Lr34(–) were identified as potentially «susceptible». The collection of the cultivars (81 ones), created in the main plant breeding centers of Ukraine was analyzed. The allele Lr34(+) was identified in 44 % cultivars. Results were compared with the data about the distribution of the Lr34(+) in cultivars created in different countries. 2011 Article Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции / А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н.Н. Пирко, Н.А. Литвиненко , С.Ф. Лыфенко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, А.А. Созинов // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66857 577.21:632.4 ru Цитология и генетика application/pdf Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Оригинальные работы Оригинальные работы
spellingShingle	Оригинальные работы Оригинальные работы Карелов, А.В. Пирко, Я.В. Козуб, Н.А. Созинов, И.А. Пирко, Н.Н. Литвиненко, Н.А. Лыфенко, С.Ф. Колючий, В.Т. Блюм, Я.Б. Созинов, А.А. Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции Цитология и генетика
description	Исследовано аллельное состояние локуса Lr34, связанного с устойчивостью к бурой ржавчине, у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) украинской селекции. Для определения аллельного состояния был использован кодоминантный молекулярно-генетический маркер cssfr5. Сорта, у которых выявлен аллель Lr34(+), отнесены к потенциально «устойчивым», а те, у которых обнаружен аллель Lr34(–) «чувствительным». Проанализирована коллекция из 81 сортов, созданных в основных селекционных центрах Украины. Аллель Lr34(+) идентифицирован у 44 % проанализированных сортов. Проведено сравнение полученных результатов с обобщенными данными по устойчивости к бурой ржавчине сортов пшеницы из различных стран.
format	Article
author	Карелов, А.В. Пирко, Я.В. Козуб, Н.А. Созинов, И.А. Пирко, Н.Н. Литвиненко, Н.А. Лыфенко, С.Ф. Колючий, В.Т. Блюм, Я.Б. Созинов, А.А.
author_facet	Карелов, А.В. Пирко, Я.В. Козуб, Н.А. Созинов, И.А. Пирко, Н.Н. Литвиненко, Н.А. Лыфенко, С.Ф. Колючий, В.Т. Блюм, Я.Б. Созинов, А.А.
author_sort	Карелов, А.В.
title	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
title_short	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
title_full	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
title_fullStr	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
title_full_unstemmed	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
title_sort	идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Оригинальные работы
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66857
citation_txt	Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции / А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н.Н. Пирко, Н.А. Литвиненко , С.Ф. Лыфенко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, А.А. Созинов // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 4. — С. 3-10. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.
series	Цитология и генетика
work_keys_str_mv	AT karelovav identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT pirkoâv identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT kozubna identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT sozinovia identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT pirkonn identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT litvinenkona identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT lyfenkosf identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT kolûčijvt identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT blûmâb identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT sozinovaa identifikaciâallelʹnogosostoâniâgenaustojčivostikburojržavčinelr34usortovozimojmâgkojpšenicyukrainskojselekcii AT karelovav ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT pirkoâv ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT kozubna ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT sozinovia ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT pirkonn ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT litvinenkona ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT lyfenkosf ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT kolûčijvt ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT blûmâb ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT sozinovaa ídentifíkacíâalelʹnogostanugenastíjkostídoburoííržílr34usortívozimoímâkoípšenicíukraínsʹkoíselekcíí AT karelovav identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT pirkoâv identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT kozubna identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT sozinovia identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT pirkonn identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT litvinenkona identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT lyfenkosf identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT kolûčijvt identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT blûmâb identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding AT sozinovaa identificationofallelicstateofleafrustresistancelr34geneinthecultivarsofsoftwinterwheatofukrainianbreeding
first_indexed	2025-11-24T05:45:19Z
last_indexed	2025-11-24T05:45:19Z
_version_	1849649392193110016
fulltext	УДК 577.21:632.4 А.В. КАРЕЛОВ 1, 2, Я.В. ПИРКО 2, Н.А. КОЗУБ 1, И.А. СОЗИНОВ 1, Н.Н. ПИРКО 2, Н.А. ЛИТВИНЕНКО 3, С.Ф. ЛЫФЕНКО 3, В.Т. КОЛЮЧИЙ 4, Я.Б. БЛЮМ 2, А.А. СОЗИНОВ 2 1 Институт защиты растений НААН Украины, Киев E(mail: plant_prot@ukr.net, hromogen(black@ukr.net 2 Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, Киев E(mail: cellbio@cellbio.freenet.viaduk.net 3 Селекционно(генетический институт – Национальный центр семеноведения и сортоизучения НААН Украины, Одесса 4 Мироновский институт пшеницы имени В.М. Ремесло НААН Украины ИДЕНТИФИКАЦИЯ АЛЛЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ГЕНА УСТОЙЧИВОСТИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ Lr34 У СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ УКРАИНСКОЙ СЕЛЕКЦИИ Исследовано аллельное состояние локуса Lr34, свя� занного с устойчивостью к бурой ржавчине, у сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) украинской селекции. Для определения аллельного состояния был ис� пользован кодоминантный молекулярно�генетический маркер cssfr5. Сорта, у которых выявлен аллель Lr34(+), отнесены к потенциально «устойчивым», а те, у кото� рых обнаружен аллель Lr34(–) – к «чувствительным». Проанализирована коллекция из 81 сортов, созданных в основных селекционных центрах Украины. Аллель Lr34(+) идентифицирован у 44 % проанализированных сортов. Проведено сравнение полученных результатов с обобщен� ными данными по устойчивости к бурой ржавчине сор� тов пшеницы из различных стран. Введение. Бурая ржавчина, вызываемая гри� бом Puccinia triticina Erikss. – одна из наиболее распространенных и вредоносных болезней пшеницы (Triticum aestivum L.) [1–4]. Поэтому создание новых сортов, обладающих эффек� тивной и долговременной устойчивостью к бу� рой ржавчине, является одним из ключевых заданий современной селекции пшеницы. Большинство генов, контролирующих расоспе� цифическую резистентность к ржавчине и другим вредоносным грибам (R�гены), эффек� тивны в течение лишь нескольких лет. В отли� чие от них ген Lr34, обеспечивающий устойчи� вость на уровне взрослого растения (adult plant resistance, APR), остается эффективным на протяжении многих десятилетий [5]. Устойчи� вые растения с Lr34 характеризуются более длительным латентным периодом развития болезни, меньшим количеством урединий на единицу площади листа и меньшим размером урединий по сравнению с чувствительными генотипами [6]. Установлено также расонеспе� цифическое проявление эффективности гена Lr34 в «устойчивом» аллельном состоянии [6]. Впервые этот ген был описан Dyck в 1977 г. [7], а позже тот же автор установил его локали� зацию в хромосоме 7D [8]. Дальнейшие иссле� дования показали, что ген Lr34 расположен на коротком плече хромосомы 7D [9]. Кроме того, было обнаружено, что он генетически неотделим от гена APR Yr18, дающего умерен� ную устойчивость к полосатой или желтой ржавчине (P. stiiformis Westend. f. sp. tritici) [10, 11]. Была выявлена косегрегация этого гена с геном устойчивости к мучнистой росе (Blumeria graminis (DC.) E.O. Speer f. sp. tritici) Pm38 [12]. Локус также ассоциирован с устойчивостью к вирусу желтой карликовости ячменя Bdv1 [13]. Основным морфологическим проявлением ге� на Lr34 является некроз кончиков листьев [14]. Первые молекулярно�генетические методы определения аллельного состояния гена Lr34 были основаны на наличии микросателлитного маркера Xgvm295, тесно сцепленного с локу� сом Lr34 [2, 15]. Позже на основании данных, полученных для риса и Aegilops taushchii, был разработан еще один микросателлитный мар� кер SWM10 для определения аллельного сос� тояния гена Lr34, который, однако, также рас� полагается вне локуса Lr34 [16]. Кроме того, для определения аллельного состояния гена Lr34 был разработан и получил широкое распрост� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 5 3 Оригинальные работы © А.В. КАРЕЛОВ, Я.В. ПИРКО, Н.А. КОЗУБ, И.А. СОЗИНОВ, Н.Н. ПИРКО, Н.А. ЛИТВИНЕНКО, С.Ф. ЛЫФЕНКО, В.Т. КОЛЮЧИЙ, Я.Б. БЛЮМ, А.А. СОЗИНОВ, 2011 ранение кодоминантный молекулярно�гене� тический маркер csLV34, тесно связанный с локусом Lr34 (0,4 сМ) [17]. «Устойчивое» – Lr34(+), т.е. указывающее на ассоциирован� ную с геном Lr34 устойчивость пшеницы к возбудителю бурой ржавчины, и «чувствитель� ное» – Lr34(–), указывающее на отсутствие та� кой устойчивости, состояния (аллели csLV34b и csLV34a соответственно) отличаются нуклео� тидной инсерцией в 79 п.н. [17–19]. Однако при анализе этого молекулярно�генетического маркера, кроме двух однозначных аллельных состояний локуса Lr34, соответствующих Lr34(+) (csLV34b) и Lr34(–) (csLV34a), для не� которых сортов было обнаружено третье, неод� нозначное аллельное состояние (csLV34с) [18]. Вполне очевидно, что все эти маркеры не мо� гут дать точного результата по причине вероят� ности кроссинговера. Krattinger et al. [20] составили подробную физическую и генетическую карту локуса Lr34 и предположили его функциональную роль в клетке пшеницы. Согласно их данным этот ген кодирует АВС�транспортер (pleio� tropic drug resistance (PDR)�like ATP�binding casette (ABC) transporter), что и определяет наличие у растений обусловленного им типа резистентности. Нуклеотидная последова� тельность Lr34 имеет длину 11 805 п.н. и со� держит 24 экзона [20]. Как видно из рис. 1, два аллельных состоя� ния гена Lr34 различаются по однонуклеотид� ной замене в интроне 4, делеции в экзоне 11 и однонуклеотидной замене в экзоне 12 [5, 20]. Следовательно, наиболее информативным маркером может быть тот, который включал хотя бы один из этих участков. С целью созда� ния такого маркера Evans et al. [5] разработали аллель�специфичные пары праймеров, осно� ванные на анализе делеции в экзоне 11 локуса Lr34. Вместе эти праймеры определяют кодо� минантный молекулярно�генетический мар� кер cssfr5 и в мультиплексной ПЦР�реакции точно указывают на аллельное состояние гена Lr34 [5]. В мире проведено достаточно много работ, посвященных мониторингу коллекций пшени� цы на наличие и выяснение аллельного состоя� ния гена Lr34 с помощью молекулярно�гене� тических маркеров [15, 18, 19], однако количес� тво работ, посвященных анализу украинских сортов, как и в целом количество проанализи� рованных сортов, сравнительно невелико [2, 15]. Также небольшое количество сортов из мировых коллекций было исследовано с ис� пользованием молекулярно�генетического мар� кера cssfr5 [5]. Опубликованных данных по мо� ниторингу аллельного состояния локуса Lr34 в украинских сортах пшеницы с помощью маркера cssfr5 нами найдено не было. Поэтому ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 54 А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб и др. Рис. 1. Схематическое изображение (согласно [5, 20]) структуры гена Lr34, кодирующего PDR�подобный АВС� транспортер (горизонтальные линии – интроны, прямоугольники – экзоны). Различия в последовательностях по гаплотипу представлены жирным шрифтом, положение различных праймеров – стрелками целью настоящей работы была идентификация аллельного состояния гена Lr34 с использова� нием молекулярно�генетического маркера cssfr5 в сортах озимой мягкой пшеницы, созданных в основных селекционных центрах Украины. Материалы и методы. Исследовали сорта озимой мягкой пшеницы, созданные в Селек� ционно�генетическом институте НААН Украи� ны, г. Одесса (далее СГИ), Мироновском инс� титуте пшеницы им. В.М. Ремесло НААН Укра� ины (далее МИП), Институте физиологии рас� тений и генетики НАН Украины (ИФРиГ) (пе� речень сортов представлен в табл. 1 и 3). Сорта СГИ созданы в отделе селекции и семеновод� ства пшеницы, а также в лаборатории селек� ции интенсивных сортов пшеницы преиму� щественно в течение последних 20 лет. В ка� честве контроля при работе с исследуемым ма� териалом были использованы почти изогенная линия Thatcher + Lr34 (RL6058) («+» контроль для определения «устойчивых» сортов – ал� лельное состояние Lr34(+)) и сорт Thatcher – («–» контроль для определения «чувствитель� ных» сортов – аллельное состояние Lr34(–)). ДНК изолировали из 3–5�дневных пророст� ков. Растительный материал растирали в кера� мических ступках с жидким азотом. В качестве раствора для экстракции использовали 2хЦТАБ (бромид цетилтриметиламмония) – буфер (2 % ЦТАБ, 1,4 M NaCl, 0,1 M Трис�HCl, pH 8,0, 20 мМ ЭДТА). Выделение и очистку ДНК проводили согласно стандартному протоколу с незначительными модификациями [21]. Для выяснения аллельного состояния гена Lr34 в исследуемом генетическом материале использовали мультиплексную ПЦР по кодо� минантному маркеру cssfr5. Реакцию проводи� ли со следующими праймерами [5]: L34DINT9F (5'TTGATGAAACCAGTTTTTTTTCTA3') L34MINUSR (5'TATGCCATTTAACATAATCATGAA3') L34SPF (5'GGGAGCATTATTTTTTTCCATCATG3') L34DINT13R2 (5'ACTTTCCTGAAAATAATACAAGCA3') Первоначальная концентрация праймеров L34DINT9F – 20,5 нМ, L34MINUSR – 30,9 нМ, L34SPF – 34 нМ, L34DINT13R2 – 18,3 нМ. У Lr34(–) гаплотипов амплифицируется фраг� мент длиной 523 п.н., у Lr34(+) – фрагмент длиной 751 п.н. [5]. Для проведения полимеразной цепной реак� ции использовали Taq�полимеразу компании «FermentasTM» активностью 1000 ед., другие ре� активы – компании «HeliconTM». На один обра� зец объемом 25 мкл брали 2 мкл ДНК (100 нг), 2,5 мкл 10 � ПЦР�буфера с MgCl2 и KCl, по 0,5 мкл L34SPF и L34MINUSR праймеров, по 1 мкл L34DINT9F и L34DINT13R2 праймеров, 0,5 мкл дНТФ (из расчета конечной концентра� ции 25 мМ) и 0,5 мкл ДНК�полимеразы. Усло� вия амплификации были следующими: началь� ная денатурация – 94 °С 3 мин, затем 50 цик� лов в режиме: денатурация – 94 °С 30 с, отжиг праймеров – 55 °С 30 с, элонгация – 72 °С 45 с, заключительная элонгация – 72 °С 4 мин. Результаты ПЦР анализировали электрофо� резом в 1,8%�ном агарозном геле. В качестве интеркалирующего агента для мониторинга ДНК в ультрафиолете использовали бромис� тый этидий (рис. 2). Результаты исследований и их обсуждение. Проведено исследование аллельного состояния локуса Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы, созданных в основных селекционных центрах двух агроэкологических зон Украины – Степи (СГИ) и Лесостепи (МИП, ИФРиГ). Результаты анализа сортов СГИ по маркеру cssfr5 представлены в табл. 1. Электрофореграм� ма продуктов ПЦР для некоторых проанализи� рованных сортов показана на рис. 2. Согласно результатам ПЦР по маркеру cssfr5 из 51 сорта одесской селекции 31 сорт содер� жит аллель Lr34(+). Это составляет приблизи� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 5 5 Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 Рис. 2. Результаты ПЦР с парами праймеров, опреде� ляющие аллельное состояние гена Lr34 по молеку� лярно�генетическому маркеру cssfr5 для некоторых сортов мягкой озимой пшеницы селекции СГИ в 1,8%�ном агарозном геле: M – 100 bp ladder; 1 – RL6058; 2 – Thatcher; 3 – Одесская 267; 4 – Альбатрос; 5 – Косовыця; 6 – Миссия одесская; 7 – Господыня; 8 – Землячка; 9 – Дальницкая; 10 – Заграва одесская; 11 – Еднисть; 12 – Журавка; 13 – Истина тельно 60,8 %, что является достаточно высоким показателем. Исследованные сорта созданы в отделе селекции и семеноводства пшеницы и лаборатории селекции интенсивных сортов пшеницы СГИ. В дальнейшем был проведен сравнительный анализ данных по генетичес� кому материалу, полученному каждой группой селекционеров. Доля сортов, содержащих Lr34(+), представлена в табл. 2. Обе выборки сортов имеют значительную долю «устойчивых» сортов. Таким образом, это свидетельствует о том, что при создании сор� тов пшеницы в обеих лабораториях активно использовался селекционный материал, содер� жащий локус Lr34 в аллельном состоянии Lr34(+). Кроме того, были исследованы сорта ози� мой мягкой пшеницы из генетической коллек� ции МИП, созданные в МИП и ИФРиГ (табл. 3). Среди них доля сортов, содержащих Lr34(+), оказалась значительно ниже. Так, со� гласно результатам ПЦР с маркером cssfr5, из 30 сортов селекции зоны Лесостепи только 5 имеют аллель Lr34(+), что составляет 16,7 % от общего количества проанализированных сортов. У сорта Мироновская 30 отмечен по� лиморфизм по локусу Lr34, что указывает на гетерогенность сорта (табл. 3). В дальнейшем был проведен сравнитель� ный анализ наших данных и результатов дру� гих исследователей, полученных при анализе аллельного состояния локуса Lr34 с использо� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 56 А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб и др. Таблица 1 Аллельное состояние локуса Lr34 у сортов пшеницы, полученных в СГИ, согласно результатам ПЦР по кодоминантному маркеру cssfr5 * Здесь и в табл. 3 «+» – аллель Lr34(+); «–» – аллель Lr34(–). Сорт Аллельное состояние локуса Lr34 * Сорт Аллельное состояние локуса Lr34 * Антоновка Альбатрос одесский Безмежна Благодарка Вдала Годувальныца Голубка одесская Господыня Дальницкая Журавка Заграва одесская Заможнисть Землячка Истина Еднисть Княгиня Ольга Косовица Лебидка Литановка Миссия одесская Писанка Пошана Сирена Украинка одесская Эпоха – + + + + + – + + + + – + – + + + – + + + + – + – Борвий Бунчук Ватажок Доброполька Доброчин Дюк Жайвир Змина Зорепад Зустрич Кирия Куяльник Леля Лиона Никония Одесская 267 Одесская красноколосая Оксамитна Отаман Повага Подяка Полевик Селянка Супутница Турунчук Ужынок + – – + – – + + + – – + + – + – + + + – – – + – – + Отдел селекции и семеноводства пшеницы Лаборатория селекции интенсивных сортов пшеницы ванием различных молекулярно�генетических маркеров в сортах пшеницы, созданных и вы� ращиваемых в некоторых странах мира. Для сравнения были использованы результаты ис� следований сортов из Белоруссии, США, Ка� нады, Великобритании, Индии и Австралии [16, 18, 19]. В большинстве случаев в качестве молекулярно�генетического маркера исполь� зовали маркер csLV34, находящийся у локуса Lr34 в интроне 4, а также микросателлитный маркер Xgwm295, тесно связанный с локусом Lr34. При сравнении использовали данные, отражающие размер анализируемой выборки и долю сортов, в которых было идентифици� ровано аллельное состояние Lr34(+) (табл. 4), а также приведены данные, полученные в нас� тоящем исследовании. Как видно из табл. 4, наибольшая выборка проанализирована среди австралийских сортов. К тому же эта выборка показала достаточно высокую долю сортов, имеющих аллель Lr34(+). Достаточно высоким оказался процент таких сортов среди канад� ских, в то время как в британской коллекции не были обнаружены сорта, имеющие аллель Lr34(+) [18]. Частота, с которой аллель Lr34(+) встречается среди сортов озимой мягкой пше� ницы украинской селекции, является доста� точно высокой (приблизительно 44 %, в том числе 61 % среди современных сортов СГИ), что значительно выше, чем у американских, индийских и белорусских сортов мягкой пше� ницы, и очень близка к частоте встречаемости в выборке австралийских сортов. Следует от� метить, что среди проанализированных 80 сор� тов репрезентативной коллекции европейских пшениц (GEDIFLUX), характеризующей их разнообразие, не было выявлено ни одного сорта с аллелем Lr34(+), за исключением сорта Кавказ [18]. Таким образом, украинские сорта с иденти� фицированными аллелями Lr34(+) могут ис� пользоваться как источники этого гена в се� лекции. Выявленное различие в частотах встречаемости Lr34(+) у сортов коллекции СГИ и сортов Лесостепи, вероятно, объясня� ется использованием различного генетическо� го материала и особенностями селекционного процесса. Исследования большого количества образ� цов диплоидного предшественника D�генома ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 5 7 Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 Сорт Аллельное состояние локуса Lr34 Таблица 3 Аллельное состояние локуса Lr34 у сортов селекции МИП и ИФРиГ согласно результатам ПЦР по кодоминантному маркеру cssfr5 Богдана Веснянка Веста Деметра Добирна Зимоярка Золотокоса Калинова Колос Мироновщины Колумбия Мироновская 30 Мироновская 67 Мироновская 808 Мироновская раннеспелая Мироновская Сторична Монотип Наталка Оберег Мироновский к/с 93 Подолянка Рассвет Мироновский Святкова Славна Смила Смуглянка Снежана Снигурка Уникум Хазарка Хуртовина Ясногирка – – + + – – – – – – + – – – – – – – – – – + – – – + – – – – – Таблица 2 Результаты анализа аллельного состояния локуса Lr34 с использованием молекулярно(генетического маркера cssfr5 в зависимости от лаборатории(оригинатора Лаборатория� оригинатор Количество сортов проанали� зирован� ных содержа� щих аллель Lr34(+) Доля сор� тов, со� держащих аллель Lr34(+) Лаборатория селекции интенсивных сортов пшеницы Отдел селекции и семе� новодства пшеницы 26 25 13 18 50 72 T. aestivum – Ae. tauschii при помощи молеку� лярного маркера csLV34 показало, что аллель� ное состояние Lr34(+) среди них не встречает� ся [18]. Это позволило авторам утверждать, что такое аллельное состояние локуса Lr34 впер� вые возникло в D�геноме после образования гексаплоидной пшеницы. Наиболее старыми сортами, у которых было идентифицировано аллельное состояние Lr34(+), являются сорта Mentana и Ardito, созданные в Италии Nazareno Strampelli в начале прошлого столетия. Предполагается также, что через сорт Adrito этот аллель попал в геном сорта Безостая� 1 [18], встречающегося в родословных многих сортов одесской селекции. Высокая встречае� мость локуса в аллельном состоянии Lr34(+) у сортов селекции СГИ в определенной степени связана с использованием в селекционных про� граммах гибридизации с сортом Безостая�1. За� тем усиление присутствия локуса проводилось с привлечением яровых короткостебельных сортов пшеницы США и CIMMYT: Red River 68, Siano 79, Veery S5, Pavon 76, Yenero 81 и др., со� держащих гаплотип Lr34(+) [22, 23]. Безусловно, эффекты этого локуса в аллельном состоянии Lr34(+), связанные с устойчивостью взрослых растений пшеницы к бурой и желтой ржавчи� нам, а также устойчивостью к вирусу желтой карликовости ячменя, способствовали отбору растений с генотипом Lr34(+) в селекционном процессе. Вероятно, этот локус не имеет отри� цательного действия на свойства засухо�жарос� тойкости растений, являющейся ведущим адап� тационным свойством на юге Украины. Необ� ходимо также отметить, что устойчивость, ассо� циированная с этим локусом, относится к типу «slow rusting», т.е. медленного развития ржавчи� ны при типичных реакциях восприимчивости. Этот тип устойчивости невозможно выявить по фенотипу при больших инфекционных на� грузках (эпифитотийные годы или на искус� ственных инфекционных фонах). Следует отме� тить, что в СГИ селекционный материал пше� ницы отбирается при использовании в качестве контроля сорта Альбатрос одесский, обладаю� щего таким типом устойчивости. Эти данные, кроме того, свидетельствуют о том, что аллель Lr34(+) сохраняет эффективность уже на протя� жении более 100 лет, делая его чрезвычайно цен� ным объектом исследования. Выводы. Использование кодоминантного молекулярно�генетического маркера cssfr5 для исследования украинских сортов пшеницы показало довольно высокий процент сортов потенциально «устойчивых» (т.е. несущих ал� лель Lr34(+)) к бурой ржавчине. Следует отме� тить, что значительная их часть принадлежит к сортам одесской селекции. Полученная ин� формация может быть в дальнейшем исполь� зована в селекционных программах, направ� ленных на получение сортов пшеницы, кото� рые устойчивы к этому патогену. ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 58 А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб и др. Таблица 4 Данные идентификации аллелей Lr34(+) в сортах пшеницы, созданных в различных странах мира * Отдельно проанализированы сорта, созданные в различных университетах США. Страна – оригинатор сорта Молекулярно� генетический маркер проанализиро� ванных несущих аллель Lr34(+) Доля сортов, несущих аллель Lr34(+), % Количество сортов Источник данных Белоруссия США Великобритания Индия Канада Австралия Украина В том числе сорта СГИ Xgwm295 csLV34 csLV34* csLV34 csLV34 csLV34 csLV34 cssfr5 cssfr5 19 87 65 * 41 82 21 115 81 51 4 8 23 * 0 16 8 50 36 31 21,1 9,2 35,4 * 0,0 19,5 38,1 43,5 44,4 60,8 [16] [18] [18] [19] [18] [18] Настоящее иссле� дование То же A.V. Karelov, Ya.V. Pirko, N.A. Kozub, I.A. Sozinov, N.N. Pirko, N.A. Litvinenko, S.F. Lyfenko, V.T. Koliuchiy, Ya.B. Blume, A.A. Sozinov IDENTIFICATION OF ALLELIC STATE OF LEAF RUST�RESISTANCE Lr34 GENE IN THE CULTIVARS OF SOFT WINTER WHEAT OF UKRAINIAN BREEDING The distribution of alleles at the Lr34 locus associated with leaf rust resistance among winter common wheat (Triticum aestivum L.) cultivars of Ukrainian breeding was studied. Co�dominant molecular�genetic marker cssfr5 was used for detection of the allelic condition of the Lr34 locus. The cultivars with detected allele Lr34(+) were identified as potentially «resistant» and the cultivars in which detected allele Lr34(–) were identified as potentially «susceptible». The collection of the cultivars (81 ones), created in the main plant breeding centers of Ukraine was analyzed. The allele Lr34(+) was identified in 44 % cultivars. Results were compared with the data about the distribution of the Lr34(+) in cultivars created in different countries. А.В. Карелов, Я.В. Пірко, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, Н.М. Пірко, Н.А. Литвиненко, С.Ф. Лифенко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, О.О. Созінов ІДЕНТИФІКАЦІЯ АЛЕЛЬНОГО СТАНУ ГЕНА СТІЙКОСТІ ДО БУРОЇ ІРЖІ Lr34 У СОРТІВ ОЗИМОЇ М’ЯКОЇ ПШЕНИЦІ УКРАЇНСЬКОЇ СЕЛЕКЦІЇ Досліджено алельний стан локусу Lr34, що пов’яза� ний з чутливістю до бурої іржі, серед сортів озимої пшениці (Triticum aestivum L.) української селекції. Для встановлення алельного стану був використаний кодо� мінантний молекулярно�генетичний маркер cssfr5. Сорти, у яких встановлений алель Lr34(+), віднесені до потенційно «стійких», а ті, в яких було виявлено алель Lr34(–) – до «чутливих». Проаналізовано колек� цію з 81 сорту, що створені в основних селекційних центрах України. Алель Lr34(+) ідентифіковано у 44 % проаналізованих сортів. Проведено порівняння отри� маних результатів з узагальненими даними щодо стій� кості до бурої ржі сортів пшениці з різних країн. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Gupta V.S., Khan R.R., Rajwade A.V., Reddy D.M.R., Hosmani P., Dholakia B.B., Lagu M.D., Tamhankar S.A., Rao V.S., Sain R.G. Molecular mapping of leaf rust resistance gene Lr15 in bread wheat // 11th Int. Wheat Genet. Symp. – Sydney : Univ. press, 2008. – P. 724– 726. 2. Радченко А.М., Тищенко Е.Н. Определение гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 в сортах мяг� кой пшеницы с использованием микросателлитно� го маркера // Вісн. Укр. т�ва генетиків і селекціоне� рів. – 2010. – 8, № 1. – С. 41–45. 3. Oelke L.M., Kolmer J.A. Genetics of leaf rust resistance in spring cultivars and norm // Phytopathology. – 2005. – 95, № 7. – P. 773–778. 4. Suenaga K., Singh R.P., Huerta�Espino J., William H.M. Microsatellite markers for genes Lr34/Yr18 and other quantitative trait loci for leaf rust and stripe rust resist� ance in bread wheat // Phytopathology. – 2003. – 93, № 7. – P. 881–890. 5. Evans S., Lagudah E.S., Krattinger S.G., Herrera� Foessel S., Singh R.P., Huerta�Espino J., Spielmeyer W., Brown�Guedira G., Selter L.L., Keller B. Gene�specific markers for the wheat gene Lr34/Yr18/Pm38 which confers resistance to multiple fungal pathogens // Theor. Appl. Genet. – 2009. – 119, № 5. – P. 889–898. 6. Kolmer J.A. Genetics of resistance to wheat leaf rust // Annu Rev. Phytopathol. –1996 – 34. – P. 435–455. 7. Dyck P.L. Genetics of leaf rust reaction in three intro� ductions of common wheat // Can. J. Genet. Cytol. – 1977. – 19. – P. 711–716. 8. Dyck P.L. The association of a gene for leaf rust resist� ance with the chromosome 7D suppressor of stem rust resistance in common wheat // Genome. – 1987. – 29. – P. 467–469. 9. Bariana H.S., Hayden M.J., Ahmed N.U., Bell J.A., Sharp P.J., McIntosh R.A. Mapping of durable adult plant and seedling resistances to stripe rust and stem rust diseases in wheat // Austral. J. Agric. Res. – 2001. – 52. – P. 1247–1255. 10. McIntosh R.A. Close genetic linkage of genes conferring adult�plant resistance to leaf rust and stripe rust in wheat // Plant Pathol. – 1992. – 41. – P. 523–527. 11. Singh R.P. Genetic association of leaf rust resistance gene Lr34 with adult plant resistance to stripe rust in bread wheat // Phytopathology. – 1992. – 82. – P. 835– 838. 12. Dyck P.L. Inheritance of leaf rust and stem rust resist� ance in Roblin wheat // Genome. – 1993. – 36. – P. 289– 293. 13. Singh R.P. Genetic association of gene Bdv1 for toler� ance to barley yellow dwarf virus with genes Lr34 and Yr18 for adult plant resistance to rusts in bread wheat // Plant Dis. – 1993. – 77. – Р. 1103–1106. 14. Dyck P.L. Genetics of adult�plant leaf rust resistance in Chinese Spring and Sturdy wheats // Crop Sci. – 1991. – 31. – P. 309–311. 15. Urbanovich O.Yu., Malyshev S.V., Dolmatovich T.V., Kartel N.A. Identification of leaf rust resistance genes in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars using molecular markers // Genetika. – 2006. – 42, № 5. – P. 675– 683. 16. Bossolini E., Krattinger S.G., Keller B. Development of simple sequence repeat markers specific for the Lr34 resistance region of wheat using sequence infor� mation from rice and Aegilops tauschii // Theor. Appl. Genet. – 2006. – 113. – P. 1049–1062. ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 5 9 Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 17. Lagudah E.S., McFadden H., Singh R.P., Huerta�Espino J., Bariana H.S., Spielmeyer W. Molecular genetic char� acterization of the Lr34/Yr18 slow rusting resistance gene region in wheat // Theor. Appl. Genet. – 2006. – 114. – P. 21–30. 18. Kolmer J.A., Singh R.P., Garvin D.F., Viccars L., William H.M., Huerta�Espino J., Ogbonnaya F.C., Raman H., Orford S., Bariana H.S., Evans S., Lagu� dah E.S. Analysis of the Lr34/Yr18 rust resistance region in wheat germplasm // Crop Sci. – 2008. – 48. – P. 1841–1852. 19. Priyamvada T.R., Saharan M.S, Chatrath R., Siwach P., Mishra B. STS marker based tracking of slow rusting Lr34 gene in Indian wheat genotypes // Indian J. Biotechnol. – 2009. – 8. – P. 207–213. 20. Krattinger S.G., Lagudah E.S., Spielmeyer W., Singh R.P., Huerta�Espino J., McFadden H., Bossolini E., Selter L.L., Keller B. A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat // Science. – 2009. – 323. – P. 1360–1363. 21. http://molbiol.ru/protocol/14_05.html 22. Roelfs A.P. Resistance to leaf and stem rusts in wheat // Breeding strategies for resistance to the rusts of wheat. – CIMMYT, 1988. – P. 10–22. 23. Rajaram S. Yield stability and avoiding genetic vulnera� bility in bread wheat : Wheat breeding at CIMMYT; Commemorating 50 years of research in Mexico for global wheat improvement. – CIMMYT, 1994. – P. 11– 15. Поступила 20.02.10 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 510 А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб и др.

Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции

Репозитарії

Схожі ресурси