ГНЦ РФ Всероссийский НИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова Санкт-Петербург И.Г. Одинцова Гаметоцидные гены и их использование Гаметоцидные гены - ядерные гены, экспрессия которых выражается в нарушении метаболических процессов развития мужского и женского гаметофита гаметы: gc-абортивные F2 _ Gcgc Gc-жизнеспособные GcGc Хромосомы эгилопсов, преимущественно передаваемые потомству у мягкой пшеницы Вид-источник Ae. caudata Ae. longissima Геномная формула CC S’S’ Гомеологичная Символ группа 3 4 Gc2 Ae. longissima Ae. sharonensis S’S’ S’S’ 2 4 Gc1 Gc2 Ae. speltoides ssp. ausheri Ae. speltoides ssp. longissima Ae. speltoides Ae. cylindrica Ae. triuncialis SS 2 Gc1a SS 2 Gc1b SS CCDD UUCC 6 2 3 Gc2 Gc3 3 4 Gc3 - Synthetic triuncialis UUCC Ae. geniculata UUMgMg (Ae. ovata) Ссылки Endo, Katayama, 1979 Maan, 1975, 1976, 1980 Endo, 1982, 1985 Endo, 1985 Miller at. al., 1982 Miller, 1983 Tsujimoto, 1994 Tsujimoto, Tsunewaki, 1983, 1984, 1985, 1988 Tsujimoto, Tsunewaki, 1988 Tsujimoto, Noda, 1989 Kota, Dvorak, 1988 Endo, 1979, 1988 Endo, Tsunewaki, 1975, 1985 Endo, 1978, 1982, 1988 Tsujimoto, Noda, 1988 Tsujimoto, 1994 Механизм действия гаметоцидных генов mut Gc2 mut Gc2 имеет только функцию рестриктазы? Тогда : = gc2; mut Однако mut Gc2 Gc2 Gc2 mut / gc2 – фертильны / Gc2 – фертильны. Следовательно: ≠ gc2; – он имеет 2 функции: рестриктазы и метилазы Gc2 рестриктаза gc Gc gc Gc метилаза Картирование генома мягкой пшеницы с использованием делеций, индуцированных геном Gc2 от Aegilops cylindrica 1. Линию Chinese spring, дополненную гаметоцидной хромосомой, скрещивали с эуплоидной формой Chinese spring. 42 ch.s +2 Ae.cil. 2. В потомстве от этого скрещивания отбирали генотипы с делециями хромосом 3. Самоопыление и выделение гомозигот по делециям. 4. ДНК, вылеленная из гомозиготных по делециям линиям, гибридизируют с пробами , распознающими гены на том плече хромосомы, которое потеряло фрагмент у данной линии. 5. Сравнение полученных таким образом генетических карт с цитологическими позволяет получить физические карты мягкой пшеницы Картирование генома ячменя с использованием перестроек, индуцированных геном Gc2 от Aegilops cylindrica 1. Получили линии мягкой пшеницы, дополненные парой хромосом ячменя 42+2Н. 2. Их скрещивали с замещенной линией пшеницы, содержащей пару гаметоцидных хромосом от Ae. cylindrica: 42+2H x 40+2Gc Ae.cyl. 3. ДНК, выделенную из гомозиготных по перестройкам линий , гибридизируют с пробами, распознающими сайты на соответствующих хромосомах ячменя. 4. Сравнивая результаты этой гибридизации с результатами цитологических исследований тех же линий получают материал для физического картированя хромосом ячменя. Aegilops speltoides Фертильность (число зерен в 10 нижних цветках) гибридов F1 интрогрессивных линий с сортом Саратовская 29 (С-29), с линиями Thatcher (Th) – тестерами известных Lr-генов устойчивости к бурой ржавчине пшеницы и между собой Линии Гомозиготные комбинации Гетерозиготные комбинации 4-7 5-4 6-10 7-2 12-4 17-3 С-29 ThLr9 ThLr19 ThLr24 3-4 8-9 8-9 - 4-7 - 9-10 - 5-4 6-10 7-2 12-4 9-10 - 8-9 5-7 4-5 4-5 6-7 5-6 9-10 9-10 9-10 4-5 4-5 4-5 - - 9-10 9-10 4-5 3-4 3-4 4-5 - 9-10 9-10 - 4-5 4-5 4-5 9-10 9-10 6-7 - - - - - - 4-5 9-10 Характеристика генотипов с различным аллельным состоянием Gc-гена по фертильности пыльцы Фертильность пыльцевых зерен Подсчитано пыльцевых зерен Из них: стерильных фертильных % фертильных Gc Gc линии типа “Кукушка” Генотипы gc gc сорт Саратовская 29 Gc gc F1 гибриды 1052 1025 1100 83 965 41 984 682 418 92,2 96,0 38,2 Puccinia triticina, P. graminis Отсутствие расщепления по устойчивости к бурой ржавчине F2 гибридов от скрещивания интрогрессивных линий с восприимчивым сортом Саратовская 29 Линии, семьи 2-5 1 2 3-4 3 150:0 1 160:0 160:0 1 2 150:0 Линии, семьи 6-10 150:0 2 4-7 Соотношение R:S 50:0 50:0 1 2 7-2 50:0 50:0 1 2 12-4 Соотношение R:S 50:0 50:0 1 2 17-3 1 2 100:0 100:0 50:0 50:0 Характеристика линий по числу хромосом, фертильности и кустистости Линия Число хромосом Завязываемость краевых цветках в Число продуктивных стеблей 2 42 10,0 3,8 3 42 10,0 2,3 4 42 10,0 3,6 5 42 10,0 2,7 12 42 9,8 2,2 17 42 9,8 3,0 15 42, 43 9,3 2,4 9 41, 42, 43 9,4 3,2 10 41, 42, 43 9,1 2,2 13 41, 42, 43 9,4 3,2 14 Саратовская 29 Thatcher Lr9 41, 42 42 42 7,4 10,0 9,8 1,7 3,2 - Казахстанская 126 Критический Казахстанская 126 моносомик 41 хр. Критический моносомик 20 хр. 41 хр. GcGc 42 хр. Казахстанская 126 GcGc 42 хр. Некритический моносомик 41 хр. Х Х О т б о р м о н о с о м и к о в Критический моносомик 41 хр. Некритический моносомик 41 хр. F1 20 хр. 21 хр. 21 хр. 20 хр. 21 хр. 20 хр. Гаметы 42 хр. F2 42 хр. 41 хр. 40 хр. Использование гаметоцидных генов: Способность слабоэкспрессивных гаметоцидных генов вызывать транслокации используется для: 1. получения серий телоцентрических линий мягкой пшеницы; 2. физического картирования генов пшеницы, ячменя и ржи; 3. интрогрессии чужеродной устойчивости. Способность сильноэкспрессивных гаметоцидных генов элиминировать гаметы с рецессивным аллелем может использоваться в селекции в случае их сцепления с полезными признаками. СПАСИБО за внимание!