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 _ F2F2

Хромосомы эгилопсов, преимущественно передаваемые потомству у мягкой пшеницы Вид-источникГеномная формула Гомеологичная группа СимволСсылки Ae. caudataCC3-Endo, Katayama, 1979 Ae. longissimaSS4Gc2Maan, 1975, 1976, 1980 Endo, 1982, 1985 Ae. longissimaSS2Gc1Endo, 1985 Ae. sharonensisSS4Gc2Miller at. al., 1982 Miller, 1983 Tsujimoto, 1994 Ae. speltoides ssp. ausheri SS2Gc1aTsujimoto, Tsunewaki, 1983, 1984, 1985, 1988 Ae. speltoides ssp. longissima SS2Gc1bTsujimoto, Tsunewaki, 1988 Tsujimoto, Noda, 1989 Ae. speltoidesSS6-Kota, Dvorak, 1988 Ae. cylindricaCCDD2Gc2Endo, 1979, 1988 Ae. triuncialisUUCC3Gc3Endo, Tsunewaki, 1975, 1985 Endo, 1978, 1982, 1988 Synthetic triuncialisUUCC3Gc3Tsujimoto, Noda, 1988 Ae. geniculata (Ae. ovata) UUM g M g 4-Tsujimoto, 1994

Механизм действия гаметоцидных генов gc Gc2 mut имеет только функцию рестриктазы? Тогда : Gc2 mut = gc2;Gc2 mut / gc2 – фертильны Однако Gc2 mut / Gc2 – фертильны. Следовательно: Gc2 mut gc2; – он имеет 2 функции: рестриктазы и метилазы Gc gcGc Gc2 рестриктаза 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

Линии Гомозиготные комбинацииГетерозиготные комбинации С-29ThLr9ThLr19ThLr Фертильность (число зерен в 10 нижних цветках) гибридов F 1 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 Генотипы Gc линии типа Кукушка gc сорт Саратовская 29 Gc gc F 1 гибриды Подсчитано пыльцевых зерен Из них: стерильных фертильных % фертильных92,296,038,2 Характеристика генотипов с различным аллельным состоянием Gc-гена по фертильности пыльцы

Puccinia triticina, P. graminis

Отсутствие расщепления по устойчивости к бурой ржавчине F 2 гибридов от скрещивания интрогрессивных линий с восприимчивым сортом Саратовская 29 Линии, семьи Соотношение R:S Линии, семьи Соотношение R:S : : : : : : :0

Линия Число хромосом Завязываемость в краевых цветках Число продуктивных стеблей , 43 41, 42, 43 41, 42 10,0 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 1,7 Саратовская 29 Thatcher Lr ,0 9,8 3,2 - Характеристика линий по числу хромосом, фертильности и кустистости

Схема моносомного анализа для локализации гаметоцидного гена Казахстанская 126 Критический моносомик 41 хр. 20 хр. Х GcGc 42 хр. Отбор моносомиков Критический моносомик 41 хр. F1 Гаметы 20 хр. 21 хр. Казахстанская 126 Критический моносомик 41 хр. F2 42 хр. Казахстанская 126 Некритический моносомик 41 хр. GcGc 42 хр. Х Некритический моносомик 41 хр. 20 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!