Поиск генисточников признака стерильности у образцов лука репчатого с использованием ДНК маркеров
https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-15-19
Аннотация
Актуальность. Стерильность является важнейшим качественным признаком, который крайне необходим при получении коммерческих гибридов. Генетические факторы, отвечающие за проявление стерильности, сегодня могут быть определены с использованием ДНК маркеров, где при оценке больших популяций необходима их надежность и эффективность. Оценка существующих систем маркирования позволит определить их возможности при оценке селекционного материала.
Материал и методы. Из литературных источников были взяты наиболее используемые маркеры для определения стерильности и проанализирована их эффективность на 19 селекционных образцах лука репчатого (Allium cepa L.).
Результаты. Гены цитоплазмы 5’cob, orf725 and orfA501, влияющие на проявление признака стерильности были идентифицированы у ряда образцов. Аллели локуса восстановителя фертильности Ms были также обнаружены. Четыре селекционных образца имели S тип цитоплазмы, девять образцов показали Т тип и шесть образцов были с нормальной цитоплазмой по причине отсутствия генов стерильности. В результате использования набора этих маркеров были выявлены все варианты сочетания аллелей цитоплазмы и ядра: один закрепитель стерильности, стерильная форма, и два восстановителя фертильности. Однако необходимо отметить, что не все маркеры были удобными для поиска генов стерильности. Так, маркеры, разработанные на основе полиморфизма хлоропластной ДНК стерильных растений не дали сходных результатов с анализом митохондриальных генов стерильности. В итоге, показана практическая возможность оценки селекционного материала на наличие генов, отвечающих за проявление признака стерильности с целью поиска линий необходимых для получения гибридов у лука репчатого.
Об авторе
А. С. Домблидес
ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства» (ФГБНУ ФНЦО)
Россия
Россия
кандидат cс.-х. наук, зав. лабораторией генетики и цитологии
143072, Московская обл., Одинцовский р-н, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14
Список литературы
1. Hanson M.R. Phylogenetic relationship among cultivated Allium species from restriction enzyme analysis of the chloroplast genome. Theor. Appl. Genet. 1991;81:752-757. DOI: 10.1007/BF00224985
2. Jones, H.A., and Mann, L.K. Onion and their Allies. Leonard Hill Ltd, 1963, London, pp 286.
3. Jones H.A., Clarke A.E. Inheritance of male sterility in the onion and the production of hybrid seed. Proc. Am. Soc. Hort. Sci. 1943;43:189–194.
4. Kaul, M.L.Y. Male sterility in higher plants, Monogr in Theor. Appl. Genet, 1988, Vol. 9, Springer-Verlag, Berlin, pp. 1005. DOI: 10.1007/978-3-642-83139-3
5. Berninger E. Contribution a l’etude de la sterilite de male de l’oignon (Allium cepa L.). Ann Amelior. Plant (Paris) 1965. – V.23. – P. 183-199.
6. Havey M. J. Diversity among male-sterility inducing and male-fertile cytoplasms of onion. Theor. Appl. Genet. 2000;101:778-782. DOI: 10.1007/s001220051543
7. De Courcel A.G.L., Vedel F., Boussac J. M. DNA polymorphism in Allium cepa cytoplasms and its implications concerning the origin of onions. Theor. Appl. Genet. 1989;77:793–798. DOI: 10.1007/BF00268328
8. Havey M.J. A putative donor of S-cytoplasm and its distribution among openpollinated population of onion. Theor. Appl. Genet. 1993;86:128-134. DOI: 10.1007/BF00223817
9. Holford P., Croft J.H., Newbury H.J. Differences between, and possible origins of the cytoplasms found in fertile and male-sterile onions (Allium cepa L.). Theor. Appl. Genet. 1991a;82:737–744. DOI: 10.1007/BF00227319
10. Havey M.J. Identification of cytoplasms using the polymerase chain reaction to aid in the extraction of maintainer lines from open-pollinated populations of onion. Theor. Appl. Genet. 1995;90:263–268. DOI: 10.1007/BF00222212
11. Holford P., Croft J.H., Newbury, H.J. Structural studies of microspogenesis in fertile and male sterile onions (Allium cepa L.) containing the CMS-S cytoplasm. Theor. Appl. Genet. 1996b;82:745-755. DOI: 10.1007/BF00227320
12. Sato Y. PCR amplification of CMS-specific mitochondrial nucleotide sequences to identify cytoplasmic genotypes of onion (Allium cepa L.). Theor. Appl. Genet. 1998;96:367–370. DOI: 10.1007/s00122-003-1230-3
13. Engelke T, Terefe D, Tatlioglu T. A PCR-based marker system monitoring CMS-(S), CMS-(T) and (N)-cytoplasm in the onion (Allium cepa L.). Theor. Appl. Genet. 2003;107:162–167. DOI: 10.1007/s00122-003-1230-3
14. Kim S., Lee E., Cho D. Y., Han T., Bang H., Patil B. S., Ahn Y. K., and Yoon M. Identification of a novel chimeric gene, orf725, and its use in development of a molecular marker for distinguishing three cytoplasm types in onion (Allium cepa L.). Theor. Appl. Genet. 2009;118:433-441. DOI: 10.1007/s00122-008-0909-x
15. Gökҫe A.F., Havey M.J. Linkage equilibrium among tightly linked RFLPs and the Ms locus in open-pollinated onion populations. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 2002;127:944–946. DOI: 10.21273/JASHS.127.6.944
16. Martin W.J., McCallum J., Shigyo M., Jakse J., Kuhl J.C, Yamane N., Pither-Joyce M., Gökçe A.F., Sink K.C., Town C.D., Havey M.J. Genetic mapping of expressed sequences in onion and in silico comparisons with rice show scant colinearity. Mol. Genet. Genomics. 2005;274:197–204. DOI: 10.1007/s00438-005-0007
17. Bang H., Cho D.Y., Yoo K.S, Yoon M.K., Patil B.S., Kim S. Development of simple PCR-based markers linked to the Ms locus, a restorer-of-fertility gene in onion (Allium cepa L.). Euphytica 2011a;179:439–449. DOI: 10.1007/s10681-010-0342-5
18. Bang H., Kim S., Park S.O., Yoo K.S., Patil B.S. Development of a codominant CAPS marker linked to the Ms locus controlling fertility restoration in onion (Allium cepa L.). Sci.Hortic. 2013;153:42–49. DOI: 10.1016/j.scienta.2013.01.020
19. Park J., Bang H., Cho D., Yoon M-K., Patil B., Kim S. Construction of high-resolution linkage map of the Ms locus, a restorer-of-fertility gene in onion (Allium cepa L.). Euphytica. 2013;192:267–278. DOI: 10.1007/s10681-012-0851-5
20. Huo Y.M., Miao J., Liu B.J., Yang Y.Y., Zhang Y.H., Wu X. The expression of pectin methylesterase in onion flower buds is associated with the dominant male-fertility restoration allele. Plant. Breed. 2012;131:211–216. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2011.01907.x
21. Yang Y.Y., Huo Y.M., Miao J., Liu B.J., Kong S.P., Gao L.M., Liu C., Wang Z.B., Tahara Y., Kitano H., Wu X. Identification of two SCAR markers co-segregated with the dominant Ms and recessive ms alleles in onion (Allium cepa L.). Euphytica. 2013;190:267–277. DOI: 10.1007/s10681-012-0842-6.
22. Kim S. A codominant molecular marker in linkage disequilibrium with a restorer-of-fertility gene (Ms) and its application in reevaluation of inheritance of fertility restoration in onions. Mol. Breed. 2014;34:769–778. DOI: 10.1007/s11032-014-0073-8
23. Huo, Y.M., Liu, B.J., Yang, Y.Y., Miao J., Gao L.M., Kong S.P., Wang Z.B., Kitano H., Wu X. AcSKP1, a multiplex PCR-based co-dominant marker in complete linkage disequilibrium with the male-fertility restoration (Ms) locus, and its application in open-pollinated populations of onion. Euphytica. 2015;204:711. DOI: 10.1007/s10681-015-1374-7
24. Супрунова Т.П., Логунов А.Н., Логунова В.В., Агафонов А.Ф. Определения типа цитоплазматической мужской стерильности лука репчатого (Allium cepa L.) селекции ВНИИССОК с помощью молекулярных маркеров. Овощи России. 2011;(4):20-21.
25. Павлова И.В., Купреенко Н.П., Булахова А.С. Использование ДНК маркеров для изучения цитоплазматической мужской стерильности лука репчатого (Allium cepa L.). Овощи России. 2018;(4):16-19. DOI: 10.18619/2072-9146-2018-4-16-19.
26. Kim, B., Yang, TJ. & Kim, S. Identification of a gene responsible for cytoplasmic male-sterility in onions (Allium cepa L.) using comparative analysis of mitochondrial genome sequences of two recently diverged cytoplasms. Theor. Appl. Genet. 2019;132:313. DOI: 10.1007/s00122-018-3218-z
27. Von Kohn C., Kiełkowska A., Havey M.J. Sequencing and annotation of the chloroplast DNAs and identification of polymorphisms distinguishing normal male-fertile and male-sterile cytoplasms of onion. Genome. 2013;56:737–742. DOI: 10.1139/gen-2013-0182
28. Khar A., Saini N. Limitations of PCR-based molecular markers to identify male-sterile and maintainer plants from Indian onion (Allium cepa L.) populations. Plant. Breed. 2016;135(4):519-524. DOI: 10.1111/pbr.12373
Рецензия
Для цитирования:
Домблидес А.С. Поиск генисточников признака стерильности у образцов лука репчатого с использованием ДНК маркеров. Овощи России. 2019;(5):15-19. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-15-19
For citation:
Domblides A.S. Searching for sterility genes in bulb onion breeding accessions with the use of DNA markers. Vegetable crops of Russia. 2019;(5):15-19. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-15-19
Просмотров: 609
Послать статью по эл. почте 