Різноманіття Ppd-1 генотипів сортів ярої та озимої м’якої пшениці (Triticum aestivum L.) України
Анотація
Охарактеризовані за алелями генів Ppd-D1, Ppd-B1 і Ppd-A1 стародавні й сучасні 183 сорти озимого та 23 ярого типу розвитку пшениці м’якої (Triticum aestivum L.) селекції українських державних установ і приватних компаній. Для ідентифікації носіїв алелів Ppd-D1a, Ppd-D1b, Ppd-D1c, Ppd-D1d, Ppd-B1a, Ppd-B1c, Ppd-A1b застосовували запропоновані у науковій літературі відомі алель специфічні молекулярні маркери. За результатами ПЛР-аналізу найбільше поширення серед досліджених озимих сортів спостерігали у домінантного алеля Ppd-D1a (91,9 %) з варіюванням від 80,0 % у вибірці сортів Північного Сходу (Харків, Суми) до 95,0 % у південних сортів (Одеса, Херсон), а у ярих – рецесивного Ppd-D1с (43,5 %). Частка носіїв різних рецесивних алелів гена Ppd-D1 серед ярих сортів сягає 73,9 %, а серед озимих – 8,1 % та, за винятком сортів Боровиця і Талісман, складається зі сортів, що створені до кінця 60-х – початку 70-х років минулого сторіччя. Частоти алелів Ppd-B1a і Ppd-B1c досить малі. Алель Ppd-B1a виявлений тільки у 3 ярих, а алель Ppd-B1c – у 5 озимих і ярого сорту Струна миронівська та, за винятком останнього, у всіх випадках разом з алелем Ppd-D1a. Ген Ppd-A1 у всіх досліджених сортів наявний у рецесивному стані.
У досліджуваних сортів ідентифіковано сім різних гомозиготних Ppd-1 генотипів. Вибірки озимих і ярих сортів суттєво різняться за кількістю і частотами певних Ppd-1 генотипів. У ярих виявлено сорти з моногенно домінантним Ppd-D1а або Ppd-B1c контролем ознаки і дигенно домінантні Ppd-D1a Ppd-B1a генотипи, а у озимих – моногенно домінантні за Ppd-D1а і дигенно домінантні за Ppd-D1a Ppd-B1с генотипи. У ярих сортів більша у кілька разів, ніж у озимих, частка сортів – носіїв рецесивних алелів генів Ppd-1 (69,6 %), а у вибірці озимих сортів, навпаки, – домінантних алелів (91,9 %). Такі відмінності частот генотипів зумовлені строками сівби і тривалістю природного дня на широті регіону вирощування під час вегетації озимих та ярих сортів.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Власенко В. А., Кочмарський В. С., Колючий В. Т. та ін. Селекційна еволюція миронівських пшениць. Миронівка: Миронівський ін-т пшениці імені В. М. Ремесла, 2012. 326 с.
Литвиненко Н. А., Козлов В. В. Возможность различного сочетания чувствительности к длине дня и потребности в яровизации в генотипе озимой мягкой пшеницы // НТБ ВСГИ. 1986. № 4. С. 5-10.
Пірич А. В., Булавка Н. В., Юрченко Т. В. Фотоперіодична чутливість та яровизаційна потреба сортів пшениці м'якої озимої (Triticum aestivum L.) миронівської селекції // Зернові культури. 2018. Т. 2. № 2. С. 261-266.
Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. М.: Колос, 1973. 327 с.
Стельмах А. Ф., Файт В. И. Возможность улучшения адаптивности озимой пшеницы путем усиления фотопериодизма и потребности в яровизации // Зб. наук. праць СГІ - НЦНС. Одеса, 2016. Вип. 27. С. 103-108.
Файт В. И., Погребнюк Е. А., Балашова И. А., Стельмах А. Ф. Идентификация и эффекты аллелей гена Ppd-B1 по хозяйственно-ценным признакам рекомбинантно-инбредных линий пшеницы // Физиология растений и генетика. 2017. Т. 49. № 1. С. 36-46. https://doi.org/10.15407/frg2017.01.036
Филимонов В. М., Бакума А. А., Чеботарь Г. А. и др. ПЦР-анализ генов фотопериодической чувствительности у сортов мягкой озимой пшеницы селекции Белоцерковской опытно-селекционной станции // Вісн. Укр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2018. Т. 16. № 2. С. 217-226.
Addisu M., Snape J. W., Simmonds J. R., Gooding M. J. Effects of reduced height (Rht) and photoperiod insensitivity (Ppd) alleles on yield of wheat in contrasting production systems // Euphytica. 2010. Vol. 172. N 2. P. 169-181. https://doi.org/10.1007/s10681-009-0025-2
Bakuma А. О., Popovych Yu. A., Motsnyy I. I. et al. Effects of the Ppd-D1a allele on growth rates and agronomical traits in wheat detected by the application of analogous lines // Cytol. Genet. 2018. Vol. 52. N 5. P. 343-352. https://doi.org/10.3103/S009545271805002X
Balashova I. A., Fait V. I. Allele frequencies of Ppd-D1a, Ppd-B1a, and Ppd-B1c of photoperiodic sensitivity genes in spring bread wheat varieties (Triticum aestivum L.) of various origin // Agric. Sci. Pract. 2021. Vol. 8. N 1. P. 3-13. https://doi.org/10.15407/agrisp8.01.003
Beales J., Turner A., Griffiths S. et al. Pseudo-response regulator is misexpressed in the photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum L.) // Theor. Appl. Genet. 2007. Vol. 115. N 5. P. 721-733. https://doi.org/10.1007/s00122-007-0603-4
Bennett D., Izanloo A., Edwards J. et al. Identification of novel quantitative trait loci for days to ear emergence and flag leaf glaucousnessina bread wheat (Triticum aestivum L.) population adapted to southern Australian conditions // Theor. Appl. Genet. 2012. Vol. 124. P. 697-711. https://doi.org/10.1007/s00122-011-1740-3
Bentley A. R., Horsnell R., Werner C. P. et al. Short, natural, and extended photoperiod response in BC2F4 lines of bread wheat with different Photoperiod-1 (Ppd-1) alleles // J. Exp. Bot. 2013. Vol. 64. N 7. P. 1783-1793. https://doi.org/10.1093/jxb/ert038
Cane K., Eagles H. A., Laurie D. A. et al. Ppd-B1 and Ppd-D1 and their effects in southern Australian wheat // Crop and Pasture Sci. 2013. Vol. 64. N 2. P. 100-114. https://doi.org/10.1071/CP13086
Chebotar G. O, Bakuma A. O., Filimonov V., Chebotar S. V. Haplotypes of Ppd-D1gene and alleles of Ppd-A1 and Ppd-B1in Ukrainian bread wheat varieties // Visnyk of the Lviv University. Ser. Biology. 2019. Is. 80. Р. 82-89. https://doi.org/10.30970/vlubs.2019.80.10
Chebotar G. O., Chebotar S. V., Motsnyy I. I., Sivolap Yu. M. Clarification of the Rht8-Ppd-D1 genes linkageon the 2D chromosome of winter bread wheat // Cytol. & Genet. 2013. Vol. 47. N 2. P. 70-74. https://doi.org/10.3103/S0095452713020047
Chen F., Gao M., Zhang J. et al. Molecular characterization of vernalization and response genes in bread wheat from the Yellow and Huai Valley of China // BMC Plant Biol. 2013. Vol. 13. P. 199. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-199
Cho E. J., Kang C.-S., Jung J.-U. et al. Allelic variation of Rht-1, Vrn-1, and Ppd-1 in Korean wheats and its effect on agronomic traits // Plant Breed Biotechnol. 2015. Vol. 3. N 2. P. 129-138. https://doi.org/10.9787/PBB.2015.3.2.129
Diaz A., Zikhali M., Turner A. et al. Copy number variation affecting the Photoperiod-B1 and Vernalization-A1 genes is associated with altered flowering time in wheat (Triticum aestivum) // PLoS One. 2012. Vol. 7. N 3. e33234. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033234
Dreisigacker S., Burgueño J., Pacheco A. et al. Effect of flowering time-related genes on biomass, harvest index, and grain yield in CIMMYT elite spring bread wheat // Biology. 2021. Vol. 10. Р. 855. https://doi.org/10.3390/biology10090855
Dyck J. A., Matus-Cádiz M. A., Hucl P. et al. Agronomic performance of hard red spring wheat isolines sensitive and insensitive to photoperiod // Crop Sci. 2004. Vol. 44. P. 1976-1981. https://doi.org/10.2135/cropsci2004.1976
Eagles H. A., Cane K., Vallance N. The flow of alleles of important photoperiod and vernalisation genes through Australian wheat // Crop and Pasture Science. 2009. Vol. 60. N 7. P. 646-657. https://doi.org/10.1071/CP09014
Fait V. I., Balashova I. A. Distribution of photoperiod-insensitive alleles Ppd-D1a, Ppd-B1a, and Ppd-B1c in winter common wheat cultivars (Triticum aestivum L.) of various origin // Cytol. & Genet. 2022. Vol. 56. N 2. P. 109-117. https://doi.org/10.3103/S0095452722020049
Grogan S. M., Brown-Guedira G., Haley S. D. et al. Allelic variation in developmental genes and effects on winter wheat heading date in the US Great Plains // PloS one. 2016. Vol. 11. N 4. e0152852. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0152852
Guo Z., Song Y., Zhou R. et al. Discovery, evaluation and distribution of haplotypes of the wheat Ppd-D1 gene // New Phytol. 2010. Vol. 185. N 3. P. 841-851. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.03099.x
Harris F. A. J., Eagles H. A., Virgona J. M. et al. Effect of Vrn1 and Ppd1 genes on anthesis date and wheat growth // Crop Pasture Sci. 2017. Vol. 68. N 3. P. 195-201. https://doi.org/10.1071/CP16420
Kamran A., Iqbal M., Spaner D. Flowering time in wheat (Triticuma estivum L.): a key factor for global adaptability // Euphytica. 2014. Vol. 197. N 1. P. 1-26. https://doi.org/10.1007/s10681-014-1075-7
Kamran A., Randhawa H. S., Pozniak C., Spaner D. Phenotypic effects of the flowering gene complex in Canadian spring wheat germplasm // Crop Sci. 2013. Vol. 53. N 1. P. 84-94. https://doi.org/10.2135/cropsci2012.05.0313
Kato K., Yokoyama H. Geographical variation in heading characters among wheat landraces, Triticum aestivum L. and its implication for their adaptability // Theor. Appl. Genet. 1992. Vol. 84. P. 259-265. https://doi.org/10.1007/BF00229480
Kiss T., Balla K., Veisz O. et al. 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.) // Mol Breed. 2014. Vol. 34. N 2. P. 297-310. https://doi.org/10.1007/s11032-014-0034-2
Kolev S., Ganeva G., Christov N. Allele variation in loci for adaptive response and plant height and its effect on grain yield in wheat // Agricultural and Environmental Biotechnology. 2010. Vol. 24. N 2. P. 1807-1813. https://doi.org/10.2478/V10133-010-0042-2
Langer S. M., Longin C. F. H., Würschum T. Flowering time control in European winter wheat // Front Plant Sci. 2014. Vol. 5. 537. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00537
Lepekhov S. B. Prospect for incorporation of Ppd-D1a allelein russian spring bread wheat cultivars // Russ. J. Genet. 2022. Vol. 58. P. 20-26. https://doi.org/10.1134/S1022795422010069
Lozada D. N., Carter A. H., Mason R. E. Unlocking the yield potential of wheat: influence of major growth habit and adaptation genes // Crop Breed Genet Genom. 2021. Vol. 3. N 2. e210004.
Muterko A., Kalendar R., Cockram J., Balashova I. Discovery, evaluation and distribution of haplotypes and new alleles of the Photoperiod-A1 gene in wheat // Plant Mol Biol. 2015. Vol. 88. N 1. P.149-164. https://doi.org/10.1007/s11103-015-0313-2
Nishida H., Yoshida T., Kawakami K. et al. 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 // Mol Breed. 2013. Vol. 31. N 1. P. 27-37. https://doi.org/10.1007/s11032-012-9765-0
Sarinelli J. M., Murphy J. P., Tyagi P. et al. Training population selection and use of fixed effects to optimize genomic predictions in a historical USA winter wheat panel // Theor. Appl. Genet. 2019. Vol. 132. N 4. P.1247-1261. https://doi.org/10.1007/s00122-019-03276-6
Scarth R., Law C. N. The control of the day-length response in wheat by the genes 2 chromosomes // Z. Pflanzenzucht. 1984. Vol. 92. N 2. Р. 140-150.
Seki M., Chono M., Nishimura T. et al. Distribution of photoperiod-insensitive allele Ppd-A1a and its effect on heading time in Japanese wheat cultivars // Breed Sci. 2013. Vol. 63. N 3. Р. 309-316. https://doi.org/10.1270/jsbbs.63.309
Shaw L. M., Turner A. S., Herry L. et al. Mutant alleles of Photoperiod-1 in wheat (Triticum aestivum L.) that confer a late flowering phenotype in long days // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. e79459 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079459
Shaw L. M., Turner A. S., Laurie D. A. The impact of photoperiod insensitive Ppd-1a mutations on the photoperiod pathway across the three genomes of hexaploid wheat (Triticum aestivum) // Plant J. 2012. Vol. 71. N 1. P. 71-84. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2012.04971.x
Shcherban A. B,. Borner A., Salina E. A. Effect of VRN-1 and PPD-D1 genes on heading time in European bread wheat cultivars // Plant Breeding. 2015. Vol. 134. Р. 49-55. https://doi.org/10.1111/pbr.12223
Tsenov N., Gubatov T., Yanchev I. Effect of date of heading on variation of basic components of productivity of winter wheat // Journal of Central European Agriculture. 2020. Vol. 21. N 4. P. 751-762. https://doi.org/10.5513/JCEA01/21.4.2819
Whittal A., Kaviani M., Graf R. et al. Allelic variation of vernalization and photoperiod response genes in a diverse set of Nortn American high latitude winter wheat genotype // PLoS One. 2018. Vol. 13. N 8. e0203068. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203068
Wilhelm E. P., Turner A. S., Laurie D. A. Photoperiod insensitive Ppd-A1a mutations in tetraploid wheat (Triticum durum Desf.) // Theor. Appl. Genet. 2009. Vol. 118. N 2. Р. 285-294. https://doi.org/10.1007/s00122-008-0898-9
Worland A. J. The influence of flowering time genes on environmental adaptability in European wheats // Euphytica. 1996. Vol. 89. N 1. P. 49-57. https://doi.org/10.1007/BF00015718
Worland A. J., Börner A., Korzun V. et al. The influence of photoperiod genes on the adaptability of European winter wheats // Euphytica. 1998. Vol. 100. Р. 385-394. https://doi.org/10.1023/A:1018327700985
Würschum T., Langer S. M., Longin C. F. H. et al. A three-component system incorporating Ppd-D1, copy number variation at Ppd-B1, and numerous small-effect quantitative trait loci facilitates adaptation of heading time in winter wheat cultivars of worldwide origin // Plant Cell Env. 2018. Vol. 41. Р. 1407-1416. https://doi.org/10.1111/pce.13167
Yan L., Helguera M., Kato K. et al. Allelic variation at the Vrn-1 promoter region in polyploid wheat // Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 109. N 8. Р. 1677-1686. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1796-4
Yang F. P., Zhang X. K., Xia X. C. et al. Distribution of photoperiod insensitive Ppd-D1a allele in Chinese wheat cultivars // Euphytica. 2009. Vol. 165. P. 445-452. https://doi.org/10.1007/s10681-008-9745-y
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2022.87.03
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
