bioselБиотехнология и селекция растенийPlant Biotechnology and Breeding2658-62662658-6258VIR10.30901/2658-6266-2019-2-6-13biosel-21Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕORIGINAL ARTICLEАнализ по спектрам глиадина генетической структуры устойчивых к бурой ржавчине образцов тритикале из коллекции ВИРGenetic structure analysis of leaf rust resistant triticale accessions from the VIR collection using gliadin patternsПеневаТ. И.PenevaT. I.

190000, Россия, Санкт‑Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42–44 Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg 190000, Russia

vir.peneva@gmail.comМартыненкоН. М.MartynenkoN. M.

190000, Россия, Санкт‑Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42–44 Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg 190000, Russia

КудрявцеваЕ. Ю.KudryavtsevaE. Yu.

190000, Россия, Санкт‑Петербург, ул. Б. Морская, д. 42, 44

42–44 Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg 190000, Russia

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР)РоссияN. I. Vavilov All‑Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR)Russian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР)РоссияN. I. Vavilov All‑Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR)Russian Federation20192808201922613Copyright © Пенева Т.И., Мартыненко Н.М., Кудрявцева Е.Ю., 20192019Пенева Т.И., Мартыненко Н.М., Кудрявцева Е.Ю.Peneva T.I., Martynenko N.M., Kudryavtseva E.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://biosel.elpub.ru/jour/article/view/21

Регистрация спектров глиадина ценных коллекционных образцов из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова (ВИР) в виде «белковых формул» дает надежную информацию для составления «белкового паспорта» каждого образца, удобна для хранения и компьютерной обработки и позволяет контролировать сохранность оригинальности образцов в процессе репродуцирования и использования в селекции. В изучение были вовлечены 17 образцов тритикале, выделенные по устойчивости к бурой ржавчине. Анализ проводили на единичных зерновках оригинальных образцов (выборка 13–26 зерновок) по стандартной методике, принятой в ВИР и утвержденной Международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA). Зарегистрированы спектры глиадина тритикале в виде «белковых формул», дана оценка полиморфизма каждого образца и генетического разнообразия в пределах данной коллекции; по маркерным компонентам установлена генетическая структура образцов. Обнаружено большое разнообразие генотипов, что открывает возможность отбора образцов, сочетающих устойчивость с другими полезными признаками. Выявлены стабильные и полиморфные образцы, включающие от двух до семи биотипов. Наличие межбиотипных гибридов и рекомбинантных генотипов в составе некоторых полиморфных образцов свидетельствует о нестабильности их генетической структуры и продолжающемся формообразовательном процессе. Это связано с неоднородностью исходных родительских форм, склонностью к перекрестному опылению и недостаточной селекционной проработкой. Данные о структуре генотипов тритикале могут быть использованы в интрогрессивной селекции для контроля переноса генетического материала ржи в сорта пшеницы с целью повышения их иммунитета и устойчивости к неблагоприятным факторам.

The gliadin banding patterns of important accessions from the collection of the N. I. Vavilov All‑Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR) registered in the form of “protein formulas” provide reliable information for the preparation of a “protein passport” for each accession and is convenient for storage and computer processing. It helps to control originality and integrity of accessions during regeneration and their use in breeding. The study involved 17 triticale accessions resistant to leaf rust. The analysis was carried out on single grains of the original accession (a sample of 13–26 kernels) according to the standard protocol adopted by VIR and approved by the International Seed Testing Association (ISTA). The gliadin electrophoretic banding patterns of triticale accessions were registered in the form of “protein formulas”; polymorphism of each accession and genetic diversity within the collection were estimated, and genetic structure of accessions was identified based on the marker protein components. A large variety of the revealed genotypes opens a possibility to identify accessions that combine resistance with other useful traits. Stable and polymorphic accessions including from 2 to 7 biotypes were found. The discovery of interbiotype hybrids and recombinant genotypes in the composition of some polymorphic accessions indicates the instability of their genetic structure and the ongoing formation process. This is due to the heterogeneity of the original parental forms, the tendency to cross‑pollination and insufficiently thorough selection. The data on the triticale genotypic structure can be used in introgressive breeding to control the transfer of rye genetic material to wheat varieties in order to increase their immunity and resistance to adverse factors.

тритикалеустойчивость к бурой ржавчинеспектр глиадинарегистрациягенетическое разнообразиемаркированиеtriticaleleaf rust resistancegliadin banding patternregistrationgenetic diversitymarkingРабота выполнена в рамках государственного задания ВИР № 0662-2019-0006 «Поиск, поддержание жизнеспособности и раскрытие потенциала наследственной изменчивости мировой коллекции зерновых и крупяных культур ВИР для развития оптимизированного генбанка и рационального использования в селекции и растениеводстве».ReferencesГубарева Н.К., Алпатьева Н.В., К вопросу об использовании белковых маркеров в оценке морозозимостойкости озимой мягкой пшеницы // Аграрная Россия. 2002. № 3. С. 31–34.Gubareva NK, Alpatieva NV (2002) On the use of protein markers in the evaluation of frost-resistance of common winter wheat. Agrarian Russia 3: 31–34 [in Russian]Губарева Н.К., Гаврилюк И.П., Конарев А.В. Идентификация сортов сельскохозяйственных культур по электрофоретическим спектрам запасных белков // Аграрная Россия. 2015. № 11. C. 21–26.Gubareva NK, Gavriljuk IP, Konarev AV (2015) Identification of crop varieties by the electrophoretic patterns of storage proteins. Agrarian Russia 11: 21–26 [in Russian]Хмыль Т.О. Генетический контроль секалинов ржи (Secale cereale L.): автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.15. СПб.: ВИР, 1995. 16 с.Khmil TO (1995) Genetic control of rye secalins (Secale cereale L.). Abstract of candidate’s thesis. St. Petersburg: VIR. 16 p. [in Russian]Конарев А.В. Использование молекулярных маркеров в решении проблем генетических ресурсов растений и селекции // Аграрная Россия. 2006. № 6. С. 4–22.Konarev AV (2006) The use of molecular markers for solving problems of plant genetics resources and plant breeding. Agrarian Russia 6: 4–22 [in Russian]Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры. М.: Колос, 1983. 320 с.Konarev VG (1983) Plant proteins as genetic markers. Moscow: Kolos. 320 p. [in Russian]Конарев В.Г. Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений. СПб.: ВИР, 1998. 376 с.Konarev VG (1998) Morphogenesis and molecular-biological analysis of plants. St. Petersburg: VIR. 376 р. [in Russian]Конарев В.Г. Геномный и хромосомный анализ тритикале // Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений. 2-е изд. СПб.: ВИР, 2001. С. 277–283.Konarev VG (2001) Genomic and chromosomal analysis of triticale. In: Morphogenesis and Molecular Biological Analysis of Plants. 2nd ed. St. Petersburg: VIR. р. 277-283 [in Russian]Конарев В.Г., Гаврилюк И.П., Губарева Н.К. и др. Теоретические основы селекции. Т. 1. Молекулярно-биологические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции / под ред. В. Г. Конарева. М.: Колос, 1993. 447 с.Konarev VG, Gavriljuk IP, Gubareva NK et al. (1993) Theoretical Basis of Plant Breeding. Vol. 1. Molecular biological aspects of applied botany, genetics and plant breeding. VG Konarev (ed.). Moscow: Kolos. 447 p. [in Russian]Конарев В.Г., Гаврилюк И.П., Губарева Н.К. и др. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян. СПб.: ВИР, 2000. 320 с.Konarev VG, Gavriljuk IP, Gubareva NK et al. (2000) Identification of Varieties and Registration of the Cultivated Plants Genetic Diversity by Seed Proteins. St. Petersburg: VIR. 320 p. [in Russian]Конарев В.Г., Конарев А.В., Губарева Н.К., Пенева Т.И. Белки семян как маркеры в решении проблем генетических ресурсов растений, селекции и семеноводства // Цитология и генетика. 2000. Т. 34. № 2. С. 91–104.Konarev VG, Konarev AV, Gubareva NK, Peneva TI (2000) Seed proteins as markers in resolving the problems of genetic plant resources, breeding and seed production. Cytology and Genetics 34 (2): 91–104 [in Russian]Михайлова Л.А., Мережко А.Ф., Фунтикова Е.Ю. Разнообразие тритикале по устойчивости к бурой ржавчине //Доклады РАСХН. 2009. № 5. С. 27–29.Mikhailova LA, Merezhko AF, Funtikova EYu (2009) Triticale diversity in leaf rust resistance. Dokl. Russian Akad. Sel’skokhoz. Nauk 5: 27–29 [in Russian]Михайлова Л.А., Мережко А.Ф., Фунтикова Е.Ю. Генетический контроль устойчивости тритикале к бурой ржавчине // Доклады РАСХН. 2010. № 2. С. 3–6.Mikhailova LA, Merezhko AF, Funtikova EYu (2010) Genetic control of triticale leaf rust resistance. Dokl. Russian Akad. Sel’skokhoz. Nauk 2: 3–6 [in Russian]Пенева Т.И., Хмыль Т.О., Конарев В.Г. Генетический контроль секалинов ржи // Генетика. 1994. Т. 30. С. 118.Peneva TI, Khmil TO, Konarev VG (1994) Genetic control of rye secalins. Rus. J. Genet. 30: 118 [in Russian]Пенева Т.И., Кудрякова Н.В., Конарев В.Г. Идентификация, регистрация и оценка генетической структуры тритикале // В кн.: Молекулярно-генетические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции. М.: Колос, 1993. С. 175–192.Peneva TI, Kudryakova NV, Konarev VG (1993) Identification, registration and evaluation of the genetic structure of triticale. In: Molecular genetic aspects of applied botany, genetics and breeding. Moscow: Kolos. p. 175-192 [in Russian]Пенева Т.И., Кудрявцева Е.Ю., Клименков Ф.И. Регистрация по спектрам глиадина пяти районированных сортов озимой тритикале и анализ их подлинности и чистоты в процессе семеноводства // Тритикале: материалы международной научно-практической конференции «Роль тритикале в стабилизации производства зерна, кормов и технологии их использования», 7-8 июня 2016 г. Ростов-на-Дону, 2016. Ч. 1. С. 145–154.Peneva TI, Kudryavtseva EYu, Klimenkov FI (2016) Registration of the five released varieties of winter triticale based on gliadin spectra, analysis of identity and purity of the varieties in the process of seed production. In: Triticale: materials of the international scientific-practical conference “The role of triticale in stabilizing the grain and feeds production, and the utilization technologies”. 7-8 June 2016, Rostov-on-Don, Pt 1, p. 145–154 [in Russian]Пенева Т. И., Мережко А.Ф., Конарев А.В. Динамика состава глиадиновых биотипов в процессе создания сорта яровой тритикале Золотой гребешок // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. № 1. С. 1–4.Peneva TI, Merezhko AF, Konarev AV (2009) Dynamics of the gliadin biotypes composition when creating the ‘Zolotoi Grebeshok’ variety of spring triticale. Dokl. Russian Akad. Selskokhoz. Nauk 1: 1–4 [in Russian]Пенева Т.И., Митрофанова О.П., Конарев А.В. Белковые маркеры в анализе генетической стабильности сортов пшеницы, содержащих хроматин 1R ржи // Аграрная Россия. 2002. № 3. C. 35–40.Peneva TI, Mitrofanova 0P, Konarev AV (2002) Protein markers in the analysis of genetic stability of wheat varieties containing rye 1R chromatin. Agrarnaya Russia 3: 35–40 [in Russian]Singh NK, Shepherd KW, McIntosh RA (1990) Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and ω-secalins on the short arm of rye chromosome 1R. Theor. Appl. Genet. 80 (5): 609–616. DOI: 10.1007/BF00224219Singh NK, Shepherd KW, McIntosh RA (1990) Linkage mapping of genes for resistance to leaf, stem and stripe rusts and ω-secalins on the short arm of rye chromosome 1R. Theor. Appl. Genet. 80 (5): 609–616. DOI: 10.1007/BF00224219

The authors declare that there are no conflicts of interest present.