И.Г. Одинцова

Гаметоцидные гены и их использование

ГНЦ РФ Всероссийский НИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова

Санкт-Петербург

Гаметоцидные гены - ядерные гены, экспрессия которых выражается в нарушении

метаболических процессов развития мужского и женского гаметофита

gc-абортивные

Gc-жизнеспособные

Gcgc

гаметы:

GcGc

_

F2

Хромосомы эгилопсов, преимущественно передаваемые потомству у мягкой пшеницы

Вид-источник Геномная формула

Гомеологичная группа

Символ Ссылки

Ae. caudata CC 3 - Endo, Katayama, 1979Ae. longissima S’S’ 4 Gc2 Maan, 1975, 1976, 1980

Endo, 1982, 1985Ae. longissima S’S’ 2 Gc1 Endo, 1985Ae. sharonensis S’S’ 4 Gc2 Miller at. al., 1982

Miller, 1983Tsujimoto, 1994

Ae. speltoides ssp. ausheri

SS 2 Gc1a Tsujimoto, Tsunewaki, 1983, 1984, 1985, 1988

Ae. speltoides ssp. longissima

SS 2 Gc1b Tsujimoto, Tsunewaki, 1988Tsujimoto, Noda, 1989

Ae. speltoides SS 6 - Kota, Dvorak, 1988Ae. cylindrica CCDD 2 Gc2 Endo, 1979, 1988Ae. triuncialis UUCC 3 Gc3 Endo, Tsunewaki, 1975, 1985

Endo, 1978, 1982, 1988Synthetic triuncialis UUCC 3 Gc3 Tsujimoto, Noda, 1988Ae. geniculata (Ae. ovata)

UUMgMg 4 - Tsujimoto, 1994

Механизм действия гаметоцидных генов

gc

Gc2mut

имеет только функцию рестриктазы? Тогда :

Gc2mut

= gc2; Gc2mut

/ gc2 – фертильны

Однако Gc2mut

/ Gc2 – фертильны. Следовательно:

Gc2mut

≠ gc2; – он имеет 2 функции: рестриктазы и метилазы

Gc

gc Gc

Gc2рестриктаза

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

ЛинииГомозиготные комбинации Гетерозиготные комбинации

4-7 5-4 6-10 7-2 12-4 17-3 С-29 ThLr9 ThLr19 ThLr24

3-4

4-7

5-4

6-10

7-2

12-4

8-9

-

8-9

9-10

-

-

9-10

-

9-10

-

-

8-9

9-10

9-10

9-10

9-10

5-7

9-10

9-10

9-10

9-10

9-10

4-5

4-5

4-5

-

6-7

-

4-5

4-5

3-4

4-5

-

-

6-7

4-5

3-4

4-5

-

-

5-6

-

4-5

4-5

-

4-5

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

Фертильность пыльцевых зерен

ГенотипыGc Gc

линии типа “Кукушка”

gc gcсорт

Саратовская 29

Gc gcF1 гибриды

Подсчитано пыльцевых зеренИз них:стерильныхфертильных

1052

83965

1025

41984

1100

682418

% фертильных 92,2 96,0 38,2

Характеристика генотипов с различным аллельным состоянием Gc-генапо фертильности пыльцы

Puccinia triticina, P. graminis

Отсутствие расщепления по устойчивости к бурой ржавчине F2

гибридов от скрещивания интрогрессивных линий с восприимчивым сортом Саратовская 29

Линии, семьи

СоотношениеR:S

Линии, семьи

СоотношениеR:S

2-5 1

2

3

150:0

150:0

150:0

6-10 1

2

50:0

50:0

7-2 1

2

50:0

50:0 3-4 1

2

160:0

160:0 12-4 1

2

100:0

100:0 4-7 1

2

50:0

50:0 17-3 1 2

50:050:0

ЛинияЧисло

хромосомЗавязываемость в краевых цветках

Число продуктивных стеблей

2

3

4

5

12

17

15

9

10

13

14

42

42

42

42

42

42

42, 43

41, 42, 43

41, 42, 43

41, 42, 43

41, 42

10,0

10,0

10,0

10,0

9,8

9,8

9,3

9,4

9,1

9,4

7,4

3,8

2,3

3,6

2,7

2,2

3,0

2,4

3,2

2,2

3,2

1,7Саратовская 29

Thatcher Lr94242

10,09,8

3,2-

Характеристика линий по числу хромосом, фертильности и кустистости

Казахстанская 126Критический моносомик

41 хр.20 хр.

Х

GcGc 42 хр.

Отбор моносомиковКритический моносомик

41 хр.

F1

Гаметы

20 хр.21 хр.

Казахстанская 126Критический моносомик

41 хр.

F2

42 хр.

Казахстанская 126Некритический моносомик

41 хр.

GcGc 42 хр.

Х

Некритический моносомик 41 хр.

20 хр.21 хр. 21 хр. 20 хр.

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!