190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000, Russia
18190 Germany, Sanitz, Groß Lüsewitz, Rudolf-Schick-Platz 3a
Rudolf-Schick-Platz 3a, Groß Lüsewitz, 18190 Sanitz, Germany
Актуальность. В скрещиванияx H. vulgare L.(2x) × H.bulbosum L.(2x) и H. vulgare(4x) × H. bulbosum(4x), при соотношении геномов в гибридном зародыше 1Hv : 1Hb, во многих случаях наблюдается элиминация хромосом ячменя луковичного. Это ограничивает возможности для привлечения в скрещивание значительного разнообразия родительских форм. При гибридизации диплоидных сортов H. vulgare с тетраплоидными образцами H. bulbosum (4x) результатом являются стабильные по хромосомному составу триплоидные гибриды (HvHbHb). На их основе могут быть получены интрогрессивные линии культурного ячменя. Целью нашего исследования было установить, с использованием GISH и FISH c хромосомоспецифичными маркерами, осуществляется ли гомеологичное спаривание хромосом родительских видов в метафазе I (МI) мейоза у триплоидных гибридов (HvHbHb) и каково участие в нем отдельных плеч хромосом культурного ячменя.
Материал и методы. В исследовании использовали семь триплоидных гибридов H. vulgare × H. bulbosum (HvHbHb), полученных в четырех комбинациях скрещиваний с участием трех диплоидных сортов культурного ячменя и двух тетраплоидных образцов ячменя луковичного. Особенности гомеологичного спаривания хромосом в МI изучали с использование метода флюоресцентной in situ гибридизации (GISH и FISH c хромосомоспецифичными маркерами).
Результаты. Для всех изученных гибридных растений характерен стабильный хромосомный состав в материнских клетках пыльцы (МКП) на стадии MI мейоза. Были выявлены мейотические конфигурации, образованные гомеологичными хромосомами родительских видов в количестве от 0,87 до 1,40 в среднем на клетку. Среди них преобладали vbb триваленты. Анализ спаривания в МI мейоза у триплоидных гибридов выявил участие в образовании гомеологичных Hv-Hb ассоциаций всех хромосомных плеч H. vulgare, кроме короткого плеча хромосомы 1H. У всех изученных триплоидных гибридов наблюдается тенденция к более высокой вовлеченности в гомеологичные ассоциации длинных плеч хромосом, эта особенность наиболее четко проявляется для хромосомы 5Н.
Выводы. В МI мейоза у триплоидных гибридов H. vulgare × H. bulbosum (HvHbHb) выявлены межгеномные ассоциации с участием всех плеч хромосом H. vulgare, кроме короткого плеча хромосомы 1H. Для хромосомы 5Н, как и для других хромосом культурного ячменя, характерно более частое вовлечение в гомеологичные ассоциации Hv-Hb длинных плеч хромосом по сравнению с короткими.
Background. One of the ways to use the genetic potential of bulbous barley, which is characterized by a number of valuable traits, is interspecific hybridization. In crosses of H. vulgare (2x) × H. bulbosum (2x) and H. vulgare (4x) × H. bulbosum (4x) with a genome ratio of 1Hv: 1Hb in a hybrid embryo, elimination of bulbous barley chromosomes is observed in many cases, and the intensity of the process and the result of the crossing depend on the genotypes of the parental forms. This limits the possibility of including a significant variety of parental forms in crosses. Сrossing of diploid forms of H. vulgare with tetraploid accessions of H. bulbosum (4x) results in the formation of triploid hybrids (HvHbHb) with stable chromosomal composition in pollen mother cells (PMCs) at metaphase I (MI) of meiosis. These triploid hybrids can serve as a basis for obtaining series of introgressive lines of cultivated barley. One of the tasks of this type of work is to estimate the involvement of various chromosomes and their arms in homoeologous associations. The aim of this work was to study the possibility of homoeologous pairing of chromosomes of parental species at MI of meiosis in triploid hybrids using GISH and FISH with chromosome-specific markers, as well as to register the participation of individual arms of the cultivated barley chromosomes in homoeologous associations with the chromosomes of bulbous barley in triploid hybrids (HvHbHb).
Materials and methods. Seven triploid hybrids of H. vulgare × H.bulbosum (HvHbHb) obtained in four combinations of crosses with the participation of three diploid cultivars of cultivated barley and two tetraploid accession of bulbous barley were used in this study. The features of homoeologous pairing of chromosomes at MI were studied using the method of fluorescent in situ hybridization (GISH and FISH) with chromosome-specific markers.
Results All the studied hybrid plants are characterized by a stable chromosomal composition in PMCs at the MI stage of meiosis. Meiotic configurations formed by homoeologous chromosomes of the parental species, ranging from 0.87 to 1.40 on average per cell, were identified in all the studied plants. Among them, vbb trivalents prevailed. Analysis of chromosome pairing at MI in triploid hybrids revealed the participation of all chromosome arms of H. vulgare in homoeologous Hv-Hb associations, except for the short arm of chromosome 1H. In all the studied triploid hybrids, there is a tendency for a higher frequency of involvement of the long arms of chromosomes in the formation of homoeologous associations; this feature is most clearly manifested in case of chromosome 5H.
Conclusions Intergenomic associations with the participation of all arms of H. vulgare chromosomes, except for the short arm of chromosome 1H, were revealed at MI in H. vulgare × H. bulbosum triploid hybrids (HvHbHb). Chromosome 5H, as well as any other cultivated barley chromosome, is characterized by a higher involvement of its long arm in homoeologous associations Hv-Hb, as compared to the short arm.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.