маркерів (Gale et al., 1984, Marais, 1992, Koebner, 1995). В першу чергу це стосується ознак, безпосереднє оцінювання яких в гібридних популяціях, що розчеплюються, серйозно ускладнене (стійкість до летючої сажки, фузаріозу та ін.). Другий комплекс завдань – зменшення обсягу чужинного матеріалу, що вноситься в геном пшениці, до того мінімуму, коли потрібну ознаку ще не зруйновано, але побіжної ознаки вже нема. Роботи розгортаються одночасно в кількох напрямках. 1. Вивчення успадкування ознаки, що передається. Якщо ознаку не можна передати у пшеницю в тому вигляді, в якому вона викликає наше схвалення у спорідненого виду (наприклад, вміст білка в зерні і лізину в білці, стійкість до низьких температур), краще це встановити завчасно і визначити стратегію і тактику роботи з такою ознакою або взагалі відмовитися від інтрогресії (Muramatsu et al., 1983, Porceddu et al., 1988) . 2. Індукція рекомбінацій і транслокацій. Сама опрацьована до цього часу частина проблеми (Sears, 1956, 1982, Okomoto, 1957, Knott, 1961, Lapitan et al., 1984, Maan , 1988) . В сучасний період основну увагу надають методам скринінгу популяцій, що розчеплюються, для виявлення продуктів інтрогресії. Набуває значення "етикетування" потрібних ділянок хромосом маркерами різної природи. На перший план тут скоро визначиться завдання виявлення не просто продуктів інтрогресії різної якості, а таких трансферів, де відбувся реципрокний і такий незначний за обсягом обмін генетичним матеріалом, що в результаті матимемо справу з менделюючими генами (Thomas et al., 1998). Це - ідеальний результат інтрогресії.
Третій комплекс завдань по своїй суті є нічим іншим, як перехід до цілеспрямованого конструювання геному пшениці, матеріальна основа для якого виробляється зараз позитивними результатами віддаленої гіб-ридизації. На питання: які гени потрібно синтезувати, щоб забезпечити стійкість, наприклад, до іржі або до надлишку алюмінію у грунті - дасть відповідь лише вивчення тонкої структури самих генів. Але їх спочатку потрібно буде знайти, створити умови для порівняння з альтернативним алелем, вивчити механізм, яким забезпечується розвиток потрібної ознаки, а вже потім переходити до синтезу потрібного гена. На думку пошукача, всі ознаки адаптивності, на які ми хочемо покращити пшеницю, поділяються на дві групи: фактор, що погано впливає на пшеницю, піддається генетично зумовленій мінливості (хвороби, шкідники); стресовий фактор не піддається генетичній мінливості і не буде змінюватися разом з генами стійкості до нього (стійкість до зимових стресів, посухи, неоптимального складу грунту). Щоб забезпечити пшениці стійкість до факторів другої групи, є сенс витрачати сили і засоби на перенесення генів стійкості від дикорослих родичів до пшеници тому, що наслідками перенесення ми будемо користуватися дуже довго. Стійкість пшениці до факторів першої групи ми спробуємо забезпечити шляхом перенесення генів стійкості у пшеницю від родичів лише тому, що нічого іншого поки що не вміємо. І створювати матеріальну основу з рослин, на яких можна дослідити тонку структуру гену і наслідки наших втручань в неї, простіше всього, мабуть, використовуючи реально існуючі в природі гени, яких немає у м'якої пшениці, але які можна внести до її геному.
РОЗДІЛ 7. Створення інтрогресивних ліній м'якої пшениці
з використанням геномно-заміщених гексаплоїдів
Геномно-заміщеними формами пшениці ми назвали гексаплоїди, отримані як звичайні амфідиплоїди тетраплоїдного компонента ААВВ м'якої пшениці сорта Аврора і споріднених пшениці диплоїдних видів з роду Aegilops: Авролата (AABBUU, третій субгеном від Ae.umbellulata), Авродес (AABBSS, третій субгеном від Ae.spelto1ides), Аврозис (AABBSlSl, третій субгеном від Ae.sharonensis). За методом створення і засобома подальшої роботи сюди ж відноситься форма Авроаг, неповний амфідиплоїд тетра-Аврори і виду Agropyron glaucum (Жиров, Терновская, 1984). Результатом багаторічної цілеспрямованої роботи з великою кількістю ліній, отриманих від схрещування геномно-заміщених гексаплоїдів м'якої пшниці і Авроага з сортом Аврора стало створення чужинно-заміщених ліній м'якої пшениці, в яких від одної до трьох пар хромосом субгеному D пшениці заміщено гомеологічними хромосомами перерахованих споріднених пшениці видів. Отримано також чужинно-транслокаційні лінії. Факт наявності заміщення або транслокації в лініях встановлювали шляхом вивчення асоціацій хромосом в МI мейозу МКП гібридів від схрещування аналізованої лінії з сортом пшениці Аврора. Ідентифікація чужинних включень стосовно їх належності до групи гомеологічних хромосом виконано шляхом скринінгу всього наявного розмаїття ліній з чужинними хромосомами (транслокаціями) методом електрофорезу запасних білків зерна та низки ферментних систем (білок-кодуючі гени-маркери хромосом). З 7 гомеологічних груп хромосом білковими маркерами в даному дослідженні було помічено п'ять: 1, 3, 4, 6 та 7. За кожною з них в гексаплоїдних лініях пшениці було виявлено заміщення пшеничної хромосоми з субгеному D на чужинну гомеологічну, як по одній хромосомі (одинарні заміщення), так і по різним їх поєднанням (множинні заміщення). Таким чином було доведено придатність методу "змішування" хромосом різних геномів (U+D, S+D, Sl+D, X (пирію) +D) в межах одного диплоїдного субгеному гексаплоїдного організму, запропонованого і теоретично розробленого Жировим (Жиров, Терновская, 1984) для створення чужинно-заміщених ліній пшениці з одинарними і множинними заміщеннями. Нами вперше в світі отримано чужинно-заміщені лінії пшениці з хромосомами Ae.sharonensis, іншими ніж 4Sl (відома як гаметоцидна хромосома), і які не містять її як хромосому, обов'язкову для забезпечення нормальної життєздатності і функціонування гамет. Це - ще одне свідчення ефективності методу змішування" хромосом в межах одного субгеному гексаплоїда для створення чужинно-заміщених ліній і деяких його переваг перед класичним методом, розробленим O'Mara і Jenkins (O'Mara, 1940, Jenkins, 1968). Упорядкування розмаїття наявних чужинно-заміщених ліній за гомеологічною належністю чужинних хромосом, що замістили пшеничні, за допомогою білок-кодуючих генів-маркерів і наступне вивчення цих ліній за всіма ознаками морфології рослин, якими вони відрізняються від сорту пшениці Аврора, дало змогу виявити морфологічні ознаки, пов'язані з хромосомами 1, 3, 6 та 7 гомеологічних груп. Ці результати виявляються дуже корисними для візуального оцінювання продуктів інтрогресивної гібридизації і генетичного аналізу ознак, поява чужинних градацій яких в м'якій пшениці є небажаним наслідком інтрогресії чужинного генетичного матеріалу (ламкість колосового стрижня, жорсткість луски, чорний колір колоса).
РОЗДІЛ 8. Обговорення головних результатів роботи
Використання деполіплоїдизованих до диплоїдного рівня розчеплення за генами субгеному D алогексаплоїдних геномно-доданих форм м'якої пшениці дало змогу виконати їх генетичний аналіз за низкою ознак морфології рослин і деякими кількісними ознаками. Отримавши низку популяцій від схрещувань 4 і 5 геномно-доданих форм за циклічною схемою схрещування, використали класичні методи гібридологічного аналізу для встановлення генотипів геномно-доданих форм за деякими уже відомими генами, що контролюють ознаки забарвлення, опушення і жорсткості колоскової луски, біохімічні ознаки і для ідентифікації декількох нових генів, розподіл опушення і забарвлення на колосковій лусці, вдавленість основи колоскової луски, опушення основи членика колосового стрижня. Для генетичного аналізу за кількісними ознаками використовували два підходи, добре відомих в біометричній генетиці: діалельний аналіз і тест сумісного шкалювання Каваллі (Mather, Jinks, 1971). Кількісні ознаки аналізували на двох рівнях їх генетичного контролю: геномному, виявляючи внесок окремих частин, АВ та D, складного генома АВD в формуванні вивчених ознак та генетичному в межах субгенома D, гени якого розчеплюються на тлі незмінної частини АВ складного геному АВD. Результати такого аналізу дали змогу виявити розбіжності в генетичних системах, що вони контролюють окреми ознаки, у залежності від характеру ознаки: переважання адитивно-домінантної взаємодії генів і алелів, коли контролюються ознаки вегетативної частини рослини, і наявність епістатичної міжгенної взаємодії (в абсолютній більшості випадків - дуплікатна взаємодія), коли контролюються ознаки-компоненти продуктивності рослини. Знайдено відмінності в генетичних структурах субгенома D у залежності від його походження: субгеном D, що є геномом дикорослого виду Ae.tauschii, відрізняється за своєю генетичною структурою від всіх субгеномів D, що беруть своє походження від сортів культивованої м'якої пшениці більш частим виявленням значущих величин [h] у порівнянні з величинами [d] і більшою кількістю генів, що взаємодіють. Знайдені розбіжності в генетичних структурах потрібно розглядати як наслідок тривалого штучного добору і результати дослідження можуть бути осмислені та використані при прогнозуванні результатів впливу напрямку і методів добору на отримувану в результаті генотипічну структуру популяції.
Результати генетичного аналізу субгеному D за якісними ознаками дали змогу маркерувати генами-маркерами п'ять з семи хромосом цього субгеному пшениці. Генетичний аналіз за кількісними ознаками надав інформацію про те, які комбінації схрещувань і для яких ознак доцільно аналізувати далі. Використуючи результати генаналізу за генами-маркерами і генами, що контролюють кількісні ознаками та феномен зчеплення других з першими, можна вказати хромосоми - найбільш вірогідні носії QTL за окремими кількіснимі ознаками. Одержана в дослідженні інформація про генетичну структуру вивчених форм, з одного боку, збагачує наші знання про генетичну будову м'якої пшениці, з другого - дає поштовх продовженню досліджень, спрямованих на картування QTL, що вже знайшли свою хромосомну локалізацію. Виявлено оптимальні комбінації схрещувань з числа вивчених, з якими є сенс працювати далі, залучаючи молекулярно-генетичні маркери.
Наші дослідження, пов'язані з віддаленою гібридизацією, можна характеризувати як використання продуктів непрямої деполіплоїдизації пшениці для оптимізації процесу інтрогресії на хромосомному рівні передачі чужинного генетичного матеріалу. Всі розбіжності між чужинно-заміщеними гексаплоїдними лініями пов'язані з генотипічною різницею лише за одним з трьох субгеномів: частина ААВВ у них однакова і є однойменним тетра-компонентом сорту м'якої пшениці Аврора, а в диплоїдному субгеномі DD відбулися і були нами ідентифіковані зміни на хромосомному (заміщення цілої хромосоми) або субхромосомному (транслокації) рівнях. Отриманий в результаті рослинний матеріал є цікавим в двох відношеннях. По-перше, його збагачено включеннями чужинного генетичного матеріалу в різних обсягах і в різних сполученнях і може бути використано як безпосереднє джерело генів, що контролюють корисні ознаки і які вже перенесено на генетичне тло м'якої пшениці. Лінії відносно стабільні, самофертильні і схрещуються без обмежень з будь-якими cортами м'якої пшениці. По-друге, серед цих гексаплоїдних ліній, які відрізняються одна від одної на диплоїдному рівні, може виби-ратися рослинний матеріал, придатний для скрещувань з метою генетичного аналізу пшениці за окремими ознаками. Однак використовувати ці лінії в ана-літичних дослідженнях потрібно з урахуванням тієї обставини, що в контролі ознаки братимуть участь гени, транслоковані на хромосоми пшениці у складі різного обсягу чужинного хроматину. І це не можна забувати при розробці методики експерименту і інтерпретації результатів, що спостерігаються.
Заключення
Результати генетичного аналізу субгенома D, виконаного в даній роботі дво-ма зовсім різними способами: звичайний гібридологічний аналіз за участю форм, які контрастні за ознакою, що вивчається, і аналіз за фенотипічним ефектом відсутності певної D-хромосоми - ні в чому не вступили у протиріччя один з одним. Можна зробити висновок, що непряма деполіплоїдизація алогексаплоїдної м'якої пшениці з метою зведення рівня розчеплення до диплоїдного хоча б для одного геному є ефективним способом створення рослинного матерілу, максимально пристосованого для його генетичного аналізу всіма можливими і доступними нам методами сучасної генетики. Деполіплоїдизація алогексаплоїду, що призводить до диплоїдного рівня розбіжностей за однією з кількох частин складного генома, розробка і апробація схем використання такого матеріалу в генетичних дослідженнях є внеском в теорію і практику генетичного аналізу і може слугувати методом аналізу не лише м'якої пшениці, але й інших алополіплоїдних видів-самозапилювачів.
ВИСНОВКИ
1. М'яка пшениця Triticum aestivum L. значно поступається іншим провідним сільскогосподарським культурам за ступенем генетичної вивченості через складність структури свого геному; на думку фахівців, сучасний генофонд м'якої пшениці збіднілий на гени та їх сполучення, що забезпечують стійкість м'якої пшениці до абіотичних та біотичних несприятливих факторів. Найбільш важливими завданнями цитогенетики пшениці є створення рослинного матеріалу, який дозволяє виконувати генетичний аналіз м'якої пшениці незважаючи на гексаплоїдну природу її геному, та отримання інтрогресивних форм м'якої пшениці, що вони мають у своєму геномі різні обсяги чужинного генетичного матеріалу.
2. Запропоновано та апробовано на відповідному рослинному матеріалі метод генетичного аналізу алополіплоїдного рослинного організму, який де-поліплоїдизовано непрямим способім: аналізу підлягають гексаплоїдні форми пшениці (ААВВDD), геном яких складається з однакової для них усіх тетраплоїдної складової (субгеному) ААВВ та диплоїдної складової (суб-геному) DD, що за нею всі гексаплоїди відрізняються один від одного. Різниця між формами пшениці, що аналізуються, обмежена диплоїдним субгеномом D.
3. Генетичний внесок субгеномів АВ та D м'якої пшениці у фенотип гексаплоїду ААВВDD розрізняється за типом дії однойменних субгеномів (адитивно-домінантна для D та адитивно-епістатична для АВ) та напрямку їх дії (збільшення або зменшення числового вираження фенотипічної оцінки ознаки) у залежності від ознаки (вегетативна частина рослини або елементи продуктивності колосу) та від походження субгеному D. Результат дослідження корисно брати до уваги, вибираючи джерело генетичної мінливості для схрещувань, які спрямовано на збагачення генофонду м'якої пшениці.
4. Геномний аналіз м'якої пшениці за ознакою морозостійкість виявив про-відну роль субгеному АВ у порівнянні з субгеномом D у забезпеченні високої морозостійкості. Виходячи з походження м'якої пшениці та сучасних знань про морозостійкість її диплоїдних прабатьків, як перспективного компоненту схрещування в інтрогресивній гібридизації пшениці можна рекомендувати амфідиплоїд ААDD (пшениця-однозернянка х егілопс Тауша).
5. У генетичних системах субгенома D м'якої пшениці домінують алелі "u", що збільшують середні значення ознак вегетативної частини рослини, та алелі "v", які зменшують середні значення ознак-елементів продуктивності. Ознаки першої групи контролюються у більшості випадків генами з адитивно-домінантною міжгенною та міжалельною взаємодією; у контролі ознак продуктивності колосу беруть участь гени з дуплікатним типом взаємодії. Накопичення сполучень дуплікатних генів у генофонді виду, який культивується, пояснюється інтенсивною селекцією на ознаки, що вони знаходяться під контролем домінантних алелів "v". Результати генетичного аналізу доцільно враховувати при визначенні обсягу виборок популяцій, що розчеплюються, і які призначені для добору трансгресивних генотипів.
6. Ідентифіковано гени, що контролюють біохімічні (синтез гліадинів, глю-тенінів та бета-амілази) та морфологічні ознаки, які можна використати як гени-маркери певних хромосом субгеному D: шість генів для хромосоми 1D, п'ять - для 2D, два гени для 3D та по одному для хромосом 4D і 6D. Серед них – уперше описані: Rg3 (колір стиглої колоскової луски), HgI (інгібітор опушення колоскової луски), Br1 i Br2 (опушення членика колосового стрижня), Tg2 і Tg3 (жорсткість колоскової луски), CdI (розподіл пігменту по колосковій лусці).
7. Запропоновано та апробовано спосіб хромосомної локалізації головних ге-нів кількісних ознак, що грунтується на результатах попереднього генетичного аналізу ознаки, яка вивчається, для визначення генетичних ефектів [d], [h], [i], [j], [l]: зчеплення гену, хромосомна локалізація якого вивчається, з геном-маркером специфічної хромосоми тестується шляхом порівняння пари середніх значень. Перший член пари є емпіричне середнє значення групи рослин F2 з маркерним фенотипом, а другий – теоретичне, що розраховується з ураху-ванням генетичних ефектів та закономірностей успадкування гену-маркера.
8. Комбінації схрещувань, що їх призначено для локалізації головних генів кількісних ознак, повинні відповідати таким вимогам: контрастні фенотипи батьків за ознакою, що досліджується, та постійність співвідношення середніх значень ознаки з року в рік; статистично значущі генетичні ефекти моделі, що адекватно описує генетичні розбіжності між батьками за кількісною ознакою,
яка вивчається.
9.У відповідності зі структурою генотипів за маркерними генам і вимогами, що висуваються до компонентів схрещування стосовно кількісної ознаки, яка вивчається, перспективними для подальшої роботи з ідентифікації і вивчення QTL є комбінації: Dкс х Dt28для ознаки довжина стебла, міжвузля і листка, Dкв х Dt28 для ознак кількість колосків у колосі, маса зерен з головного колоса, маса одного зерна, Dксх Dкв для ознак довжина колоса і кількість колосків у колосі.
10.Отримано популяції F6 рекомбінантно-інбредних ліній від схрещування усіх геномно-доданих форм за діалельною схемою. Вони фіксують мінливість гексаплоїдів, що розчеплюються на диплоїдному рівні за генами субгеному D, і будуть використовуватися для ідентифікації і картування головних генів кількісних ознак.
11.Сформовано набори гексаплоїдних ліній пшениці з заміщенням хромосом її субгеному D на гомеологічні хромосоми (ділянки хромосом) трьох видів егілопсу та одного виду пирію; окремі лінії включають одне, два або три міжгеномних заміщення хромосом, ідентифікованих за належностю до певної гомеологічної групи. Цей рослинний матеріал придатний для його генетичного аналізу за ознаками, що контролюються критичними хромосомами, та може використовуватися у селекційному процесі як джерело генів, які контролюють стійкість до листової іржі, борошнистої роси, підвищену морозостійкість та вміст білка у зерні.
СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Терновская Т.К. Геном D мягкой пшеницы. Диаллельный анализ вегетативных признаков растений пшеницы // Цитология и генетика. - 1994 - 28, N 1. - С. 33-41.
2. Терновская Т.К. Геном D мягкой пшеницы. Диаллельный анализ мерных признаков колоса растений пшеницы // Цитология и генетика. - 1994. - 28, N 2. - С. 36-42.
3. Терновская Т.К. Замещение хромосом генома D мягкой пшеницы хромосомами геномов U или Sl эгилопсов // Цитология и генетика. - 1994. - 28, N 5. - С. 50-55.
4. Терновская Т.К. Геном D мягкой пшеницы. Наследование некоторых признаков морфологии колоса // Цитология и генетика. 1997. - 31, N 4. - С. 9-6.
5. Терновская Т.К.Генетический анализ генома D пшеницы с использованием диаллельных скрещиваний // Цитология и генетика. 1999. – 33, N 2. - С. 3-10.
6. Терновская Т.К. Сравнительный анализ субгеномов D и AB мягкой пшеницы в отношении генетического контроля некоторых количественных признаков // Доповiдi НАН Украіни. – 1999, N 4. - С. 187-192.
7. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Геномная инженерия у пшеницы // Вестник с.-х. науки. - 1984. - N 10. - С. 58-66.
8. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Перенос генома D от мягкой пшеницы в твердую // Докл. АН СССР. – 1987. – 296. - С. 1252-1254.
9. Zhirov E.G., Ternovskaya T.K., Bessarab K.S. Investigation on wheat cyto-genetics at Krasnodar Lukyanenko Research Institute of Agriculture // EWAC Newsletter. – Plant Breeding Inst., Cambridge, 1986. - P. 48-52.
10. Zhirov E.G., Ternovskaya T.K. Substitution of D-genome in wheat // European Wheat Aneuploid Co-operative Newsletter. - Agricultural Res.Inst. of the Hungarian Acad Sci., Martonvashar and Inst. of Plant Sci. Res.Cambridge Lab., 1987. - P. 60-65.
11. Zhirov E.G., Ternovskaya T.K. Transfer of D genome from common wheat to durum wheat // Wheat Inform. Serv., 1988. - N 65.- P. 4-6.
12. Жиров Е.Г., Терновская Т.К..Мог ли быть конкурент у генома D пшеницы // Цитология и генетика. - 1989. - 24., N 3. - С. 45-48
13. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Бессараб К.С. Смешивание геномов в трибе Triticeae. Геном D мягкой пшеницы и геном пырея // Цитология и генетика. - 1990. - 24, N 4. - С. 15-19.
14. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Анализ конъюгации хромосом у гибридов пшеницы в связи с происхождением ее геномов. Диплоидные гибриды // Генетика – 1993. - 29, N 1. С. 125-134.
15. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Анализ конъюгации хромосом у гибридов пшеницы в связи с происхождением ее геномов. Триплоидные гибриды // Генетика. – 1993. – 29, N 1. - С. 135-143.
16. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Анализ конъюгации хромосом у гибридов пшеницы в связи с происхождением ее геномов. Тетраплоидные гибриды // Генетика. – 1993. - 29, N 1. С. 144-153.
17. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Передача пшенице Triticum aestivum L. хромосомы Aegilops sharonensis Eig., придающей ей устойчивость к мучнистой росе // Генетика. - 1993. - 29, N 4. - С. 639-645.
18.Терновская Т.К., Жиров Е.Г. Геномный анализ морозоустойчивости пшеницы // Доклады Россельхозакадемии. - 1993. - N 6. - С. 3-4.
19.Терновская Т.К., Жиров Е.Г. Геном D мягкой пшеницы. Генетический контроль признаков восковой налет, опушение колосковой чешуи и окраска
зрелого колоса // Цитология и генетика. - 1993. - 27, N 3. - С. 15-20.
20. Терновская Т.К., Жиров Е.Г. Геном D мягкой пшеницы. Генетический контроль признаков мягкость колосковой чешуи и вдавленность ее основания // Цитология и генетика. - 1993. - 27, N 5. С. 78-83.
21. Антонюк М.З., Терновская Т.К., Созинов А.А. Идентификация блоков электрофоретических компонентов запасных белков, кодируемых генами трех видов эгилопса. - Физиология и биохимия культурных растений. - 1994. - 26, N 5. - С. 474-481.
22. Антонюк М.З., Терновская Т.К. Изоферменты бета- и альфа-амилазы для идентификации генетического материала трех видов Aegilops, включенного в геном мягкой пшеницы // Цитология и генетика. - 1995. - 29, N 2. - С. 3-9.
23. Терновская Т.К., Антонюк М.З., Созинов А.А. Замещенные линии мягкой пшеницы с одной-тремя парами хромосом Aegilops sharonensis // Доповiдi НАН Украіни. – 1995, N 12. - С. 118-120.
24. Терновская Т.К., Антонюк М.З. Гены биохимических признаков как маркеры чужеродного генетического материала в геноме пшеницы // Цитология и генетика. - 1996. - 30, N 3. - С. 71-85.
25. Антонюк М.З., Терновская Т.К., Злацкая А.В. Идентификация генов зерновой пероксидазы у трех видов эгилопса // Агроекологiя та бiотехнологiя. Зб. наук.праць ин-та агроекологiї табiотехнологiї. Київ, Аграрна наука, 1996. - С. 239-245.
26. Терновская Т.К., Антонюк М.З., Созинов А.А.Идентификация чуже-родного генетического материала в линиях T.aestivum /Ae.sharonensis, созданных сочетанием хромосом Sl и D в рамках одного генома // Агро-екологiя та бiотехнологiя. Зб. наук.праць ін-ту агроекологiї та бiотехнологiї. Київ, Аграрна наука, 1996. - С. 216-224.
27. Антонюк М.З., Терновская Т.К. Признаки морфологии растений как маркеры гомеологических групп хромосом Triticeae // Цитология и генетика. - 1997. - 31, N 4. - С. 105-112.
28. Антонюк М.З., Терновская Т.К., Созинов А.А. Идентификация хромосом пырея в чужеродно-замещенных линиях пшеницы с использованием признаков морфологии растений и биохимических маркеров //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 1997, N 1. - С. 4-6.
29. Терновская Т.К. Изучение комбинационной способности тетраплоидных компонентов ААВВ мягкой пшеницы по некоторым хозяйственно-ценным признакам // Селекция и генетика пшеницы . - Краснодар, 1982. - С. 184-191.
30. Жиров Е.Г., Терновская Е.К., Иванов Г.И. Геномно-замещенные формы пшеницы // Селекция и генетика пшеницы. - Краснодар, 1985. - (Сб. науч.тр./ КНИИСХ). - С. 84-102.
31. Жиров Е.Г., Терновская Т.К. Замещение генома D мягкой пшеницы
T.aestivum L. геномом Ae. speltoides Tausch. // Всесоюзное совещ. по отда-
ленной гибридизации растений и животных: Тез.докл.-М., 1981.- С. 126-127.
32. Жиров Е.Г., Бессараб К.С., Терновская Т.К., Иванов Г.И. Создание нового исходного материала для селекции пшеницы и тритикале с помощью методов геномной и хромосомной инженерии// Теор. и прикл. аспекты селекции и семеновод. пшеницы, ржи и тритикале: Тез. докл. Междунар. науч. конф. стран-членов СЭВ. - Одесса, 1981. - С. 29.
33. Антонюк М.З., Терновская Т.К. Идентификация блоков электрофоре-тических компонентов глиадинов и высокомолекулярных глютенинов, конт-ролируемых локусами чужеродного генома в геномно-замещенных формах пшеницы. - Новые методы биотехнологии растений // Тез.докл. П Российский симп. 18-20 мая, 1993, Пущино. - Пущино, 1993. - С. 70.
34. Антонюк М.З., Терновская Т.К. Идентификация локусов a-Amy и b-Amy в геномах гексаплоидных амфидиплоидов, объединяющих геномы ААВВ мягкой пшеницы и геном одного из трех диплоидных видов эгилопса // Тез. докл. на совещ. "Молекулярно-генетические маркеры и селекция растений". Киев, 10-13 мая 1994. – С.9-10.
35. Злацкая А.В., Антонюк М.З., Терновская Т.К. Геномный анализ признака содержание белка в зерна пшеницы с использованием ее деполиплоидизированных форм // Тез. докл. междунар. конф. "Молекулярно-генетические маркеры растений". Ялта, 11-15 ноября, 1996. - Киев, Аграрные науки: 1996. - С. 22.
36. Антонюк М.З., Терновская Т.К., Созинов А.А. Идентификация хромосом пырея в чужеродно-замещенных линиях пшеницы с исполь-зованием признаков морфологии растений //Тез. докл. междунар. конф. "Молекулярно-генетические маркеры растений". Ялта, 11-15 ноября, 1996. - Киев, Аграрные науки: 1996. - С. 11-12.
37. Терновская Т.К. Генетический анализ пшеницы по количественным признакам, контролируемым генами субгенома D // Тез.докл. междунар. конф. "Молекулярно-генетические маркеры растений". Ялта, 11-15 ноября, 1996. - Киев, Аграрна наука: 1996. - С. 37.
Терновська Т.К. Перебудова геному м'якої пшениці (Triticum aestivum L.)для її генетичного аналізу та інтрогресії генів. - Рукопис. Дисертація на здобуття на-укового ступеня доктора біологічних наук зі спеціальності 03.00.15 - генетика. Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАН України, Київ, 1999.
Дисертацію присвячено розробці шляхів та методів використання гекса-плоїдних форм пшениці з перебудовами геному для генетичного аналізу м'якої пшениці і збагачення її видового генетичного пулу на гени від дикорослих родичів, що контролюють, агрономічно важливі ознаки. Встановлено внесок
субгеномів АВ та D м'якої пшениці в контроль деяких кількісних ознак колосу та стебла. Виявлено залежність генетичної структури популяції батьківських форм за генами, що контролюють різноманітні ознаки, від типу ознаки (ознаки-компоненти продуктивності - ознаки вегетативної частини рослини). Одержано рекомбінантно-інбредні лінії F6 від схрещування гексаплоїдів з перебудованим геномом за діалельною схемою. Створено набори чужинно-заміщених ліній пшениці, геном яких включає від однієї до трьох хромосом видів егілопсу або пирію замість гомеологічних хромосом субгеному D пшениці. Лінії характеризуються деякими агрономічно-важливими ознаками і можуть використовуватися у селекції м'якої пшениці як донори корисних генів.
Ключові слова: м'яка пшениця, гени-маркери, генетичний аналіз, морфологічні ознаки, кількісні ознаки, інтрогресія генів.
Терновская Т.К. Перестройка генома мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) для ее генетического анализа и интрогрессии генов. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев, 1999.
Аллогексаплоидная природа генома мягкой пшеницы обусловливает триплицированность генетических систем, контролирующих отдельные признаки. С этим связана сложность ее генетического анализа и потребность в специально создаваемом генетическом материале - анеуплоидных линиях мягкой пшеницы, геном которых перестроен по одной-двум хромосомам. Диссертация посвящена изучению возможности использовать для генетического анализа мягкой пшеницы гексаплоидные формы, перестройка генома которых коснулась не отдельных хромосом, а целого субгенома - D, одного из трех субгеномов, составляющих сложный геном пшеницы (A, B и D). Это - геномно-добавленные формы с одним и тем же компонентом АВ и разными субгеномами D, и геномно-замещенные формы с одним и тем же компонентом АВ и третьим субгеномом, полученным от одного из дикорастущих сородичей пшеницы Определены пути использования гексаплоидов с перестроенным геномом для генетического анализа пшеницы. Стандартный гибридологический анализ в своем классическом виде приемлем для этого материала, поскольку в расщепляющихся популяциях от скрещивания геномно-добавленных форм все разнообразие происходит за счет расщепления только по генам субгенома D - диплоидный тип расщепления. В скрещивание вовлекаются растительные формы, сбалансированные по числу хромосом (в отличие от моно- и нуллисомиков) и взаимоотношению ядро-цитоплазма (гексаплоидный уровень генома растений в целом при диплоидном типе расщепления). Для анализа количественных признаков применимы любые методы, рассчитанные на диплоидный организм. В работе использованы диаллельные скрещивания и объединенный тест Кавалли для генетического анализа растительных форм по количественным признакам. Установлена зависимость генетической структуры генома по системам генов, контролирующих отдельные признаки, от характера признака. В системах генов, контролирующих признаки вегетативной части растения, преобладают гены с аддитивно-доминантным типом межгенного и межаллельного взаимодействия и частоты доминантных аллелей, увеличивающих или уменьшающих значение признака, равнозначны. Для генетических систем, контролирующих признаки продуктивности колоса, характерно участие генов с дупликатным эпистазом и преобладание доминантных аллелей, уменьшающих числовое выражение признака. Идентифицирован ряд новых генов, контролирующих признаки морфологии колоса пшеницы. Установлено, какие гены можно использовать как маркеры определенных хромосом субгенома D. Это гены, контролирующие некоторые морфологические признаки, и биохимические гены. Показана возможность использования генов-маркеров отдельных хромосом в сочетании с результатами генетического анализа растений по количественным признакам для хромосомной локализации главных генов, участвующих в контроле ряда мерных признаков. Определены оптимальные комбинации скрещиваний для картирования QTL. Получены популяции рекомбинантно-инбредных линий F6 от скрещивания геномно-добавленных гексаплоидов по диаллельной схеме. Линии представляют собой ценный материал для генетического анализа субгенома D мягкой пшеницы.
Для создания чужеродно-замещенных линий мягкой пшеницы использовано скрещивание мягкой пшеницы и геномно-замещенных форм с геномами AABBUU (UU - геном Aegilops umbellulata), AABBSS (SS- геном Ae.speltoides), AABBSlSl (SlSl - геном Ae.sharonensis), AABBXX (XX - один из нескольких субгеномов Agropyron glaucum). Доказана эффективность метода "смешивания" хромосом разных геномов в пределах одного субгенома полиплоидного генома для создания чужеродно-замещенных линий. Имеется преимущество перед традиционным методом: кроме линий с одной замещенной хромосомой получены линии с замещением нескольких пшеничных хромосом на чужеродные гомеологичные хромосомы. Факт замещения констатировали по наличию у растений чужеродных признаков в сочетании с результатами изучения мейоза гибридов чужеродно-замещенных линий с мягкой пшеницей. Для идентификации чужеродных хромосом по их гомеологической принадлежности использовали биохимические гены-маркеры разных гомеологических групп Triticinae. Созданы чужеродно-замещенные линии, включающие в свой геном от одной до трех пар чужеродных хромосом любых возможных сочетаниях. Показано, что частота передачи чужеродных хромосом 1, 2 , 3, 4, 6 и 7 гомеологических групп как поодиночке, так и в хромосом в мягкую пшеницу зависит от гомеологической группы и не зависит от вида-донора хромосомы. Среди созданных линий есть обладатели полной устойчивости к мучнистой росе, бурой ржавчине, линии с высоким содержанием белка в зерне и зимостойкостью, превышающей зимостойкость мягкой пшеницы. Линии цитологически стабильны, самофертильны, скрещиваются с мягкой пшеницей, давая фертильное потомство, и могут непосредственно использоваться в селекции мягкой пшеницы как доноры чужеродных генов, контролирующих хозяйственно-ценные признаки пшеницы.
Ключевые слова: мягкая пшеница, гены-маркеры, генетический анализ, морфологические признаки, количественные признаки, интрогрессия генов.
Ternovskaya T.K. Reconstruction of common wheat (Triticum aestivum L.) genome for wheat genetical analysis and genes introgression. - Manuscript. Thesis on a scientific title of the Doctor of Biological Science, specialization 03.00.15 - Genetics. Institute of Cell Biology and Genetical Engineering , National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.
Dissertation is devoted to the elaboration of the lines and methods of genetical analysis of common wheat and enrichment of its genetical pool through useful genes from wild related species using wheat hexaploids sharing the genome reconstructed.
The genetical contribution from subgenomes AB and D to control of some quantitative traits of wheat ear and stem was determined. The dependence of genetical structure of parents population for genes that control different traits from type of traits studied (traits that are the components of productivity or vegetative traits) has been revealed. The families of recombinant-inbred lines F6 from diallel crosses of hexaploids with reconstructed genomes has been derived. The sets of wheat alien substitution lines that share in their genomes from one to three chromosomes of Aegilops species or Agropyron glaucum instead homoeological chromosomes of wheat D genome were developed. These lines are characterized with agriculture useful properties and can be used in common wheat breeding as the donors of useful genes.
Key words: common wheat, marker genes, genetical analysis, morphological characters, quantitative traits, genes introgression.
|
