Поліморфізм мікросателітних локусів хромосоми 5H ячменю (Hordeum vulgare L.) і асоціації алелів з морозостійкістю
Анотація
Ячмінь (Hordeum vulgare L.) – культура, яка має велике економічне значення для багатьох країн світу, в тому числі і для України. Одним із основних факторів, що обмежує виробництво ячменю в різних регіонах України, вважається низькотемпературний стрес. Прогнозування морозостійкості під час створення та добору стійких генотипів є одним із головних завдань селекції. Використання молекулярно-генетичних інструментів аналізу передбачає підвищення ефективності традиційних методів ідентифікації та добору генотипів із необхідними ознаками у конкретній кліматичній зоні.
Локуси 5Н хромосомиє складовою частиною комплексної системи генів, що беруть участь у формуванні стійкості до низьких негативних температур. Досліджено поліморфізм і розподіл алелів 9 мікросателітних локусів хромосоми 5Н, які містяться в області ключових генів НТ-стійкості Fr-H1, Fr-H2 та близько до цих регіонів у 35 сортів колекції ячменю осіннього строку посіву. На дослідженій вибірці сортів за локусами Bmag 0223, Bmag0323, Bmag0760, GMS061 та UMB702 детектовано алельний поліморфізм із наявністю від 2 (UMB702) до 5 (Bmag 0223) алелів. Проведено оцінку морозостійкості 31 сорту за різної тривалості загартування та відміченосуттєві відмінності між ними за даною ознакою. За результатами аналізу поліморфізму мікросателітних локусів і даних оцінки сортів за морозостійкістю виявлено зв’язок алельних відмінностей чотирьох із п’яти поліморфних локусів з рівнем морозостійкості й темпами загартування. Встановлено достовірні асоціаціїміж наявністю алелівBmag0223, Bmag0323, Bmag0760, GMS061 та показниками рівня морозостійкості.Алельні відмінності за локусомUMB702 не були асоційовані з відмінностями з жодної з ознак. Алелі мікросателітного локусу Bmag0223 рекомендується використовувати під час негативного добору менш морозостійких генотипів на ранніх етапах селекції.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Бальвінська М. С., Нагуляк О. І., Файт В. І. Поліморфізм та добір морозостійких генотипів ячменю осіннього строку сівби за ДНК-маркерами хромосоми 5Н // Вісн. ХНАУ. Сер. біол. 2020. № 3 (51). С. 87-97. https://doi.org/10.35550/vbio2020.03.087
Васильківський С. П., Гудзенко В. М., Кочмарський В. С., Кириленко В. В. Реалізація потенціалу сортів зернових культур - шлях вирішення продовольчої проблеми // Фактори експеримент. еволюції організмів. 2017. Т. 21. С. 47-51. doi.org/10.7124/FEEO.v21.805.
Гудзенко В. М., Васильківський С. П. Основні напрями та завдання селекції ячменю озимого у Центральному Лісостепу України // Новітні aгротехнології. 2016. № 1. http://plant.gov.ua/uk/2016-1-2.
Іващенко О. О., Рудник-Іващенко О. О. Напрями адаптації аграрного виробництва до змін клімату // Вісн. аграр. науки. 2011. № 8. С. 10-12.
Лінчевський А. А., Легкун І. Б. Нове ставлення до культури ячменю і селекція в умовах зміни клімату // Вісн. аграр. науки. 2020. № 9. С. 34-42. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202009-05
Сиволап Ю. М., Бальвінська М. С., Захарова О. О. та ін. Молекулярні маркери у розвитку теорії і практики селекції ячменю: наук.-метод. посіб. Одеса: Астропринт, 2014. 86 с.
Стельмах А. Ф., Линчевский А. А., Файт В. И. Физиолого-генетическая регуляция скорости начального развития ячменей осеннего срока сева // Фактори, експеримент. еволюції організмів. 2017. Т. 21. С. 199-204. doi.org/10.7124/FEEO.v21.835/
Agarwal M. Shrivastava N., Padh H. Advances in molecular marker techniques and their applications in plant sciences // Plant Cell Rep. 2008. Vol. 27. Р. 617-631. https://doi.org/10.1007/s00299-008-0507-z
Ahres M., Gierczik K., Boldizsár A. et al. Temperature and Light-Quality-Dependent Regulation of Freezing Tolerance in Barley // Plants. 2020. Vol. 9. Iss.1. 83. https://doi.org/10.3390/plants9010083
Akar T., Francia E., Tondelli A. et al. Marker-assisted characterization of frost tolerance in barley (Hordeum vulgare L.) // Plant Breed. 2009. Vol. 128. P. 381-386. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2008.01553.x
Beaubien K. A., Smith K. P. New SSR markers for barley derived from the EST database // BGN. 2006. Vol. 36. Р. 30-43. https://wheat.pw.usda.gov/ggpages/bgn/36/Smith.htm
Dawson I. K., Russell J., Powell W. et al. Barley: a translational model for adaptation to climate change // New Phytol. 2015. Vol. 206. P. 913-931. https://doi.org/10.1111/nph.13266
Dempewolf H., Baute G., Anderson J. et al. Past and future use of wild relatives in crop breeding // Crop Sci. 2017. Vol. 57. P. 1070-1082. https://doi.org/10.2135/cropsci2016.10.0885
Dhillon T., Morohashi K., Stockinger E. J. CBF2A-CBF4B genomic region copy numbers alongside the circadian clock play key regulatory mechanisms driving expression of FR-H2 CBFs // Plant Mol. Biol. 2017. Vol. 94. P. 333-347. https://doi.org/10.1007/s11103-017-0610-z
Dhillon T., Pearce S. P., Stockinger E. J. et al. Regulation of freezing tolerance and flowering in temperate cereals: the VRN-1 connection // Plant Physiol. 2010. Vol. 153. P. 1846-1858. https://doi.org/10.1104/pp.110.159079
Fisk S. P., Cuesta-Marcos A., Cistué L. et al. FR-H3: a new QTL to assist in the development of fall-sown barley with superior low temperature tolerance // Theor. Appl. Genet. 2013. Vol. 126. P. 335-347. https://doi.org/10.1007/s00122-012-1982-8
Guerra D., Morcia C., Badeck F. Extensive allele mining discovers novel genetic diversity in the loci controlling frost tolerance in barley // Theor. Appl. Genet. 2022. Vol. 135. P. 563-569. https://doi.org/10.1007/s00122-021-03985-x
Hasan N., Choudhary S., Naaz N. et al. Recent advancements in molecular marker-assisted selection and applications in plant breeding programmes // J. Genet. Eng. Biotechnol. 2021. Vol. 19. Iss. 1. P. 128. https://doi.org/10.1186/s43141-021-00231-1
Rapacz M., Tyrka M., Mikulski W. Associations of PCR markers with freezing tolerance and photo-synthetic acclimation to cold in winter barley // Euphytica. 2010. Vol. 175. P. 293-301. https://doi.org/10.1007/s10681-010-0127-x
Reinheimer J. L., Barr A. R., Eglinton J. K. QTL mapping of chromosomal regions conferring reproductive frost tolerance in barley (Hordeum vulgare L.) // Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 109. P. 1267-1274. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1736-3
Rizza F., Karsai I., Morcia C. et al. Association between the allele compositions of major plant developmental genes and frost tolerance in barley (Hordeum vulgare L.) germplasm of different origin // Mol. Breed. 2016. Vol. 36. P. 156. https://doi.org/10.1007/s11032-016-0571-y
Rizza F., Pagani D., Gut M. et al. Diversity in the response to low temperature in representative barley genotypes cultivated in Europe // Crop Sci. 2011. Vol. 51. P. 2759-2779. https://doi.org/10.2135/cropsci2011.01.0005
Rode J., Ahlemeyer J., Friedt W., Ordon F. Identification of marker-trait associations in the German winter barley breeding gene pool (Hordeum vulgare L.) // Mol. Breeding. 2012. Vol. 30. P. 831-843. https://doi.org/10.1007/s11032-011-9667-6
Sharma P., Sharma N., Deswal R. The molecular biology of the low-temperature response in plants // Bioessays. 2005. Vol. 27. P. 1048-1059. https://doi.org/10.1002/bies.20307
Tondelli A., Francia E., Barabaschi D. et al. Mapping regulatory genes as candidates for cold and drought stress tolerance in barley // Theor. Appl. Genet. 2006. Vol. 112. P. 445-454. https://doi.org/10.1007/s00122-005-0144-7
Toth B., Francia E., Rizza F. et al. Development of PCR-based markers on chromosome 5H for assisted selection of frost-tolerant genotypes.in barley // Mol. Breeding. 2004. Vol. 14. P. 265-273. https://doi.org/10.1023/B:MOLB.0000047774.01769.e6
Varshney R. K., Marcel T. C., Ramsay L. et al. A high density barley microsatellite consensus map with 775 SSR loci // Theor. Appl. Genet. 2007. Vol. 114. P. 1091-1103. https://doi.org/10.1007/s00122-007-0503-7
Visioni A., Tondelli A., Francia E. et al. Genome-wide association mapping of frost tolerance in barley (Hordeum vulgare L.) // BMC Genom. 2013. Vol. 14. P. 424-436. https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-424
Zhang G., Li Ch. Exploration, Identification and Utilization of Barley Germplasm. Zhejiang University Press Co., Ltd., 2016. 288 p. doi.org 10.1016/B978-0-12-802922-0.00008-X.
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2023.88.06
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
